ძირითადი განსხვავება – NGS vs Sanger Sequencing
შემდეგი თაობის თანმიმდევრობა (NGS) და Sanger Sequencing არის ორი ტიპის ნუკლეოტიდური თანმიმდევრობის ტექნიკის შემუშავებული დროთა განმავლობაში. Sanger Sequencing მეთოდი ფართოდ გამოიყენებოდა მრავალი წლის განმავლობაში და NGS-მა შეცვალა იგი ცოტა ხნის წინ მისი უპირატესობების გამო. ძირითადი განსხვავება NGS-სა და Sanger Sequencing-ს შორის არის ის, რომ NGS მუშაობს მილიონობით თანმიმდევრობის თანმიმდევრობის ერთდროულად დარიგების პრინციპზე, თანმიმდევრობის სისტემის მეშვეობით, ხოლო Sanger Sequencing მუშაობს ჯაჭვის შეწყვეტის პრინციპზე, დნმ-პოლიმერაზას ფერმენტის მიერ დიდოქსინუკლეოტიდების შერჩევითი ინკორპორაციის გამო. დნმ-ის რეპლიკაციისა და შედეგად მიღებული ფრაგმენტების გამოყოფის დროს კაპილარული ელექტროფორეზით.
რა არის ნუკლეოტიდური თანმიმდევრობა?
გენეტიკური ინფორმაცია ინახება ორგანიზმის დნმ-ის ან რნმ-ის ნუკლეოტიდურ თანმიმდევრობებში. მოცემულ ფრაგმენტში ნუკლეოტიდების სწორი რიგის განსაზღვრის პროცესი (ოთხი ფუძის გამოყენებით) (გენში, გენების ჯგუფში, ქრომოსომაში და სრულ გენომში) ცნობილია როგორც ნუკლეოტიდური თანმიმდევრობა. ძალიან მნიშვნელოვანია გენომიკურ კვლევებში, სასამართლო კვლევებში, ვირუსოლოგიაში, ბიოლოგიურ სისტემატიკურ, სამედიცინო დიაგნოზში, ბიოტექნოლოგიაში და ბევრ სხვა სფეროში გენების სტრუქტურისა და ფუნქციის ანალიზი. არსებობს მეცნიერების მიერ შემუშავებული სხვადასხვა ტიპის თანმიმდევრობის მეთოდები. მათ შორის, 1977 წელს ფრედერიკ სენგერის მიერ შემუშავებული სანჯერის თანმიმდევრობა ფართოდ გამოიყენებოდა და პოპულარობით სარგებლობდა დიდი ხნის განმავლობაში, სანამ შემდეგი თაობის თანმიმდევრობა არ ჩაანაცვლა.
რა არის NGS?
შემდეგი თაობის თანმიმდევრობა (NGS) არის ტერმინი, რომელიც გამოიყენება თანამედროვე მაღალი გამტარუნარიანობის თანმიმდევრობის პროცესების აღსანიშნავად. იგი აღწერს უამრავ სხვადასხვა თანამედროვე თანმიმდევრობის ტექნოლოგიას, რამაც რევოლუცია მოახდინა გენომიურ კვლევებსა და მოლეკულურ ბიოლოგიაში.ეს ტექნიკაა Illumina-ს თანმიმდევრობა, Roche 454 თანმიმდევრობა, იონ პროტონული თანმიმდევრობა და SOLiD (სეკვენირება ოლიგო ლიგაციის გამოვლენით) თანმიმდევრობა. NGS სისტემები უფრო სწრაფი და იაფია. NGS სისტემებში გამოიყენება დნმ-ის თანმიმდევრობის ოთხი ძირითადი მეთოდი, კერძოდ; პიროსეკვენირება, თანმიმდევრობა სინთეზით, თანმიმდევრობა ლიგაციით და იონური ნახევარგამტარული თანმიმდევრობა. დნმ-ის ან რნმ-ის ძაფების დიდი რაოდენობა (მილიონები) შეიძლება პარალელურად დაიყოს. ის იძლევა ორგანიზმების მთელი გენომის თანმიმდევრობის დადგენას მოკლე დროში, განსხვავებით Sanger-ისგან, რომელსაც მეტი დრო სჭირდება.
NGS-ს ბევრი უპირატესობა აქვს სანჯერის ჩვეულებრივ მეთოდთან შედარებით. ეს არის მაღალი სიჩქარით, უფრო ზუსტი და ეკონომიური პროცესი, რომელიც შეიძლება შესრულდეს მცირე ზომის ნიმუშით. NGS შეიძლება გამოყენებულ იქნას მეტაგენომიკურ კვლევებში, ინდივიდუალურ გენომში ვარიაციების გამოვლენაში ჩასმებისა და წაშლის გამო და ა.შ. და გენის ექსპრესიების ანალიზში.
სურათი_1: განვითარება NGS თანმიმდევრობით
რა არის Sanger Sequencing?
Sanger Sequencing არის თანმიმდევრობის მეთოდი, რომელიც შეიმუშავეს ფრედერიკ სენგერმა და მისმა კოლეგებმა 1977 წელს მოცემული დნმ-ის ფრაგმენტის ზუსტი ნუკლეოტიდური რიგის დასადგენად. იგი ასევე ცნობილია როგორც ჯაჭვის შეწყვეტის თანმიმდევრობა ან დიდეოქსის თანმიმდევრობა. ამ მეთოდის მუშაობის პრინციპია ჯაჭვის სინთეზის შეწყვეტა დნმ-ის რეპლიკაციის დროს დნმ-პოლიმერაზას მიერ დნმ-პოლიმერაზას მიერ დნმ-ის რეპლიკაციის დროს ჯაჭვის დამთავრებული დიდოქსინუკლეოტიდების (ddNTPs) შერჩევითი ჩართვის გზით, როგორიცაა ddGTP, ddCTP, ddATP. ნორმალურ ნუკლეოტიდებს აქვთ 3' OH ჯგუფები მეზობელ ნუკლეოტიდებს შორის ფოსფოდიესტერული ბმის ფორმირებისთვის, რათა გააგრძელონ ძაფების ფორმირება. თუმცა, ddNTP-ებს არ გააჩნიათ ეს 3' OH ჯგუფი და არ შეუძლიათ შექმნან ფოსფოდიესტერული ბმები ნუკლეოტიდებს შორის. ამრიგად, ჯაჭვის გახანგრძლივება წყდება.
ამ მეთოდით, ერთჯაჭვიანი დნმ, რომელიც უნდა განვსაზღვროთ, ემსახურება როგორც შაბლონი დნმ in vitro სინთეზისთვის.სხვა მოთხოვნებია ოლიგონუკლეოტიდური პრაიმერი, დეოქსინუკლეოტიდის წინამორბედები და დნმ პოლიმერაზას ფერმენტი. როდესაც ცნობილია სამიზნე ფრაგმენტის ფლანგური ბოლოები, პრაიმერები შეიძლება ადვილად შეიქმნას დნმ-ის რეპლიკაციისთვის. ოთხი ცალკეული დნმ-ის სინთეზის რეაქცია ტარდება ოთხ ცალკეულ მილში. თითოეულ მილს აქვს ცალკე ddNTP, სხვა მოთხოვნებთან ერთად. კონკრეტული ნუკლეოტიდიდან ემატება dNTP-ების და ddNTP-ების ნარევი. ანალოგიურად, ოთხი ცალკეული რეაქცია ხორციელდება ოთხ მილში ოთხი ნარევებით. რეაქციების შემდეგ ხდება დნმ-ის ფრაგმენტების აღმოჩენა და ფრაგმენტის ნიმუშის გადაქცევა თანმიმდევრულ ინფორმაციად. შედეგად მიღებული დნმ-ის ფრაგმენტები სითბოს დენატურაციას განიცდის და გამოიყოფა გელის ელექტროფორეზით. თუ გამოიყენება რადიოაქტიური ნუკლეოტიდები, პოლიაკრილამიდის გელში შემახვევის ნიმუში შეიძლება ვიზუალიზდეს ავტორადიოგრაფიით. როდესაც ეს მეთოდი იყენებს ფლუორესცენტურად მონიშნულ დიდოქსინუკლეოტიდებს, მისი შერბილება შესაძლებელია წაკითხული გელის მიერ და გაიაროს ლაზერის სხივში, რათა აღმოაჩინოს ფლუორესცენტური დეტექტორი.იმისათვის, რომ თავიდან ავიცილოთ შეცდომები, რომლებიც შეიძლება წარმოიშვას თანმიმდევრობის თვალით წაკითხვისას და კომპიუტერში ხელით შეყვანისას, ეს მეთოდი განვითარდა კომპიუტერთან ერთად ავტომატური სეკვენსერის გამოყენებაში.
ეს არის მეთოდი, რომელიც გამოიყენება ადამიანის გენომის პროექტის დნმ-ის თანმიმდევრობისთვის. ეს მეთოდი ჯერ კიდევ გამოიყენება გაფართოებული მოდიფიკაციებით, რადგან ის იძლევა ზუსტი თანმიმდევრობის ინფორმაციას, მიუხედავად იმისა, რომ ძვირი და ნელი პროცესია.
სურათი_2: Sanger Sequencing
რა განსხვავებაა NGS და Sanger Sequencing-ს შორის?
NGS vs Sanger Sequencing |
|
| შემდეგი თაობის თანმიმდევრობა (NGS) ეხება თანამედროვე მაღალი გამტარუნარიანობის თანმიმდევრობის პროცესებს. იგი აღწერს უამრავ სხვადასხვა თანამედროვე თანმიმდევრობის ტექნოლოგიას | Sanger Sequencing არის თანმიმდევრობის მეთოდი, რომელიც შემუშავებულია ფრედერიკ სენგერის მიერ მოცემული დნმ-ის ფრაგმენტის ზუსტი ნუკლეოტიდური რიგის დასადგენად. |
| ხარჯების ეფექტურობა | |
| NGS უფრო იაფი პროცესია, რადგან ის ამცირებს დროს, ადამიანის ძალასა და ქიმიურ ნივთიერებებს. | ეს ძვირადღირებული პროცესია, რადგან ამას დრო, ადამიანის ძალა და მეტი ქიმიკატები სჭირდება. |
| სიჩქარე | |
| ეს უფრო სწრაფია, ვინაიდან როგორც ქიმიური გამოვლენა, ასევე მრავალი ჯაჭვის სიგნალის აღმოჩენა პარალელურად მიმდინარეობს. | ეს შრომატევადია, რადგან ქიმიური გამოვლენა და სიგნალის გამოვლენა ხდება ორი ცალკეული პროცესის სახით და მხოლოდ ძაფზე შეუძლია ერთდროულად წაკითხვა. |
| საიმედოობა | |
| NGS საიმედოა. | Sanger თანმიმდევრობა ნაკლებად საიმედოა |
| ნიმუშის ზომა | |
| NGS მოითხოვს დნმ-ის ნაკლებ რაოდენობას. | ამ მეთოდს სჭირდება შაბლონის დნმ-ის დიდი რაოდენობა. |
| დნმ-ის ბაზები თანმიმდევრულ ფრაგმენტზე | |
| დნმ-ის ფუძეების რაოდენობა თითო თანმიმდევრულ ფრაგმენტზე ნაკლებია ვიდრე Sanger მეთოდი | გენერირებული თანმიმდევრობები უფრო გრძელია ვიდრე NGS თანმიმდევრობები. |
რეზიუმე – NGS vs Sanger Sequencing
NGS და Sanger Sequencing არის ნუკლეოტიდური თანმიმდევრობის ტექნიკა, რომელიც ფართოდ გამოიყენება მოლეკულურ ბიოლოგიაში. Sanger sequencing არის ადრეული თანმიმდევრობის მეთოდი, რომელიც შეიცვალა NGS-ით. მთავარი განსხვავება NGS-სა და Sanger Sequencing-ს შორის არის ის, რომ NGS არის მაღალსიჩქარიანი, უფრო ზუსტი და ეკონომიური პროცესი, ვიდრე Sanger-ის თანმიმდევრობა.ორივე ტექნიკამ შექმნა ძირითადი აფეთქებები გენეტიკასა და ბიოტექნოლოგიაში.
