Różnica między sekwencjonowaniem całego genomu a sekwencjonowaniem nowej generacji

W przeszłości nasze rozumienie ludzkiego genomu wzrosło wykładniczo, wraz z szybkim rozwojem baz danych sekwencji i narzędzi bioinformatycznych. A presja na wytworzenie więcej, szybszych i tańszych sekwencji DNA staje się kluczowa dla badań naukowych. W pierwszej dekadzie XXI wieku postęp w technikach mikromacierzy pozwolił naukowcom i badaczom analizować ludzki genom z rosnącymi rozdzielczością. Konwencjonalne techniki mają swoje ograniczenia, które wymagają opracowania nowych metod eksperymentalnych. Metoda sekwencjonowania Sanger, która jest nadal uważana za złoty standard sekwencjonowania, ma swoje ograniczenia. Dzięki zdolności do sekwencjonowania ponad milion fragmentów DNA jednocześnie, sekwencjonowanie nowej generacji (NGS) zrewolucjonizowało zdolność do generowania dużych objętości danych sekwencji przy bardzo niskim koszcie.

Co to jest sekwencjonowanie całego genomu?

Sekwencjonowanie całego genomu (WGS) jest kompleksową metodą analizy całej genomowej sekwencji DNA komórki w jednym czasie. WGS to technologia, która umożliwia naukowcom odczytanie dokładnej sekwencji wszystkich liter, które składają się na kompletny zestaw DNA. Human genom jest nadal słabo poznany, a nawet najlepiej badana część genomu jest reprezentowana przez około 3% genomu, który koduje białka. A funkcje białek w ludzkim genomie są również częściowo rozumiane. Z tych powodów analiza obliczeniowa danych o sekwencji genomu ma na celu ustalenie znaczenia medycznego wszystkich funkcjonalnych elementów genomu i identyfikację funkcji genów i ich zaangażowania w chorobę. Oczekuje się, że WGS z wykorzystaniem technologii NGS zrewolucjonizował opiekę kliniczną, ale ogólna obietnica sekwencjonowania całego genomu jest daleka od spełnienia. WGS obejmuje sekwencjonowanie całego genomu w celu badania mutacji i rearangacji.

Co to jest sekwencjonowanie nowej generacji?

Nie ma precyzyjnej definicji sekwencjonowania nowej generacji (NGS), ale istnieje kilka funkcji, które wyraźnie odróżniają platformy NGS od konwencjonalnego sekwencjonowania naczyń włosowatych. Sekwencjonowanie nowej generacji, znane również jako masowo równoległe sekwencjonowanie, jest stosunkowo nową techniką, która umożliwia sekwencjonowanie cząsteczki DNA o całkowitym rozmiarze znacznie większym niż 1 milion par zasad w jednym eksperymencie. NGS to potężna platforma, która zrewolucjonizowała dziedzinę nauk biologicznych, pokazując zdolność sekwencjonowania DNA z niespotykaną prędkością i oferując opcję wysokiej przepustowości, umożliwiając jednocześnie sekwencjonowanie wielu osób. Osiąga się to przez miniaturyzację objętości poszczególnych reakcji sekwencjonowania, co ogranicza wielkość instrumentów i minimalizuje koszt odczynników na reakcję. NGS stosuje się w różnych obszarach, w tym sekwencjonowanie genomu de novo, resekwencja całego genomu, analiza transkryptomu, ukierunkowane resekwencje, małe sekwencjonowanie RNA i miRNA, sekwencjonowanie całego egzomu itp.

Różnica między sekwencjonowaniem całego genomu a sekwencjonowaniem nowej generacji

Technologia

- Sekwencjonowanie całego genomu (WGS) jest kompleksową metodą analizy całej genomowej sekwencji DNA komórki w jednym czasie. Technologia umożliwia naukowcom odczytanie dokładnej sekwencji wszystkich liter tworzących kompletny zestaw DNA. Sekwencjonowanie nowej generacji, znane również jako masowo równoległe sekwencjonowanie, jest stosunkowo nową techniką, która umożliwia sekwencjonowanie cząsteczki DNA o całkowitym rozmiarze znacznie większym niż 1 milion par zasad w jednym eksperymencie. Chodzi o wygenerowanie dużych ilości danych sekwencji DNA poprzez masową równoległość.

Proces

- WGS to procedura laboratoryjna, która identyfikuje kolejność podstaw w genomie w jednym procesie. Aby to zrobić, pobiera próbkę krwi lub śliny do laboratorium, w którym maszyna rozbija DNA i odczytuje litery jak kod. Następnie naukowcy porównują sekwencję DNA z znormalizowanym odniesieniem i zidentyfikuj różnice między dwoma zestawami liter, które prowadzą do zidentyfikowanych wielu rodzajów danych osobowych. Zasada NGS jest podobna do tradycyjnej metody elektroforezy kapilarnej, która obejmuje trzy podstawowe etapy: fragmentacja DNA, sekwencjonowanie bibliotek i analizy danych.

Aplikacje

- Sekwencjonowanie całego genomu obejmuje sekwencjonowanie całego genomu do badania mutacji i rearangacji. Dzięki sekwencjonowaniu całego genomu można złożyć genomy de novo, porównać genom organizmu z genomem referencyjnym, zidentyfikować nowy zestaw genomu, wybuchy patogenów, ewolucja molekularna, diagnozę podejrzanych zespołów mendelów i raka, i o wiele więcej. Technologie NGS są stosowane do sekwencjonowania całego genomu, epigenetyki, analizy transkryptomu, sekwencjonowania genomu de novo, analizy metylacji DNA na dużą skalę, odkrycia niekodujących RNA i miejsc wiążących białka, identyfikacji biomarkerów do wczesnej diagnozy i więcej.

Sekwencjonowanie nowej generacji vs. Sekwencjonowanie całego genomu: wykres porównawczy

Podsumowanie sekwencjonowania nowej generacji vs. Sekwencjonowanie całego genomu

Nie ma jasnej definicji sekwencjonowania nowej generacji (NGS), ale istnieje kilka cech, które wyraźnie odróżniają platformy NGS od konwencjonalnych metod sekwencjonowania DNA, takich jak i tak popularna metoda Sanger, która jest nadal uważana za złoty standard sekwencjonowania DNA. Technologie NGS są rutynowo stosowane we współczesnych badaniach molekularnych i były potężnym narzędziem do wielu zastosowań klinicznych. Jest to świetna platforma diagnostyczna, ponieważ zapewnia potencjał kompleksowego wykrywania mutacji na wielu celach genomowych jednocześnie, wysokiej przepustowości analizy paneli pacjentów w loci chorobowych oraz odkrycie niekodujących RNA i miejsc wiążących białka.