Language
Country/Area
No result found
Giải mã trình tự gen: Công nghệ NGS tạo ra hàng tỷ trình tự chỉ trong một lần chạy như thế nào?
Với sự phát triển nhanh chóng của ngành nghiên cứu bộ gen, công nghệ giải trình tự thế hệ tiếp theo (NGS) đã trở thành một công cụ cực kỳ quan trọng. Kể từ khi thương mại hóa vào năm 2005, NGS đã thay đổi cách cộng đồng khoa học nghiên cứu bộ gen. Chìa khóa của công nghệ này là khả năng tạo ra hàng tỷ trình tự DNA chỉ trong một lần chạy, cải thiện đáng kể hiệu quả và tiết kiệm chi phí của giải trình tự gen.
Giải trình tự song song quy mô lớn, hay giải trình tự thế hệ tiếp theo (NGS), đề cập đến nhiều công nghệ giải trình tự DNA thông lượng cao sử dụng khái niệm xử lý song song quy mô lớn để phân tích trình tự DNA.
Quy trình vận hành của công nghệ NGS chủ yếu được chia thành một số bước: đầu tiên, các đoạn DNA từ các nguồn khác nhau được đưa vào thư viện giải trình tự thông qua phương pháp PCR; sau đó, trình tự được xác định bằng tổng hợp, về cơ bản khác với phương pháp chuỗi truyền thống phương pháp chấm dứt. sự khác biệt. Trong hệ thống NGS, các mẫu DBA được tách biệt về mặt không gian trong ô dòng chảy và được sắp xếp đồng thời song song. Kiến trúc này cho phép tạo ra hàng trăm đến hàng nghìn gigabase trình tự trong một lần chạy.
Công nghệ này không chỉ làm giảm đáng kể chi phí giải trình tự từng bộ gen mà còn thay đổi cách tiếp cận giải trình tự bộ gen trong khoa học y sinh.
Với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ giải trình tự thế hệ tiếp theo, nhiều nền tảng khác nhau đã xuất hiện trên thị trường, mỗi nền tảng có thông số kỹ thuật và ứng dụng riêng. Do nền tảng NGS thay đổi nhanh chóng nên thời gian chạy của các công nghệ này và kết quả đầu ra cho mỗi lần chạy liên tục được điều chỉnh.
Về mặt chuẩn bị khuôn mẫu, NGS có thể được thực hiện thông qua hai phương pháp: một là khuôn mẫu phân tử DNA đơn được khuếch đại và phương pháp còn lại là sử dụng trực tiếp khuôn mẫu phân tử DNA đơn. Trong số đó, PCR latex (emPCR) và khuếch đại vòng lăn là những phương pháp khuếch đại khuôn mẫu phổ biến nhất.
Trong PCR latex, thư viện DNA đầu tiên được chuẩn bị bằng cách phân mảnh ngẫu nhiên DNA bộ gen để tạo ra các đoạn DNA mạch đơn, sau đó được gắn vào các hạt vi mô bằng bộ điều hợp hoặc đầu nối để khuếch đại.
Với sự tiến bộ của công nghệ, nhiều nền tảng NGS đã bắt đầu sử dụng công nghệ khuếch đại vòng tròn lăn dạng lưới, giúp đạt được và thu thập sự khuếch đại của các phân tử DNA đơn lẻ tại các điểm lưới nhỏ hơn DNA. Công nghệ này không chỉ an toàn mà còn cải thiện độ chính xác của quá trình giải trình tự.
Về phương pháp giải trình tự, hệ thống NGS thường sử dụng phương pháp giải trình tự tổng hợp, giải trình tự ánh sáng tiêu điểm và hóa học kết thúc thuận nghịch, mỗi phương pháp đều có những đặc điểm riêng. Một số phương pháp, chẳng hạn như tổng hợp, thu thập thông tin trình tự bằng cách phát hiện các bổ sung nucleotide bởi DNA polymerase trong quá trình tổng hợp DNA.
Công nghệ này cho phép theo dõi trình tự của một số lượng lớn mẫu cùng một lúc, giúp tăng đáng kể lượng dữ liệu chúng ta có thể thu được.
Đối với các nhà nghiên cứu đang tìm kiếm độ chính xác cao hơn, công nghệ giải trình tự thời gian thực của Pacific Biosciences chắc chắn là một cải tiến đáng chú ý. Công nghệ này có thể đạt được độ chính xác cực cao bằng cách chụp ảnh quá trình kết hợp liên tục các nucleotide được gắn thuốc nhuộm trong quá trình tổng hợp DNA.
Động lực cốt lõi của công nghệ NGS nằm ở khả năng mở rộng và đặc điểm thông lượng cao, giúp cho các ứng dụng của công nghệ này trong khảo cổ học, chẩn đoán y khoa và các khoa học sinh học khác trở nên rộng rãi hơn. Tuy nhiên, khi công nghệ tiếp tục phát triển, liệu công nghệ này có thực sự đạt được khả năng giải trình tự không giới hạn hay không?
