من تسلسل الجيل الأول إلى تسلسل الجيل الثالث:تطور وإنجازات تكنولوجيا تسلسل الجينات

في تطوير تكنولوجيا التسلسل الجيني, أحدث كل تكرار من تسلسل الجيل الأول إلى تسلسل الجيل الثالث تغييرات كبيرة. اليوم, دعونا نلقي نظرة مفصلة على الاختلافات الرئيسية بين تقنيات التسلسل الثلاث هذه.

1. تسلسل الجيل الأول: تسلسل سانجر الكلاسيكي

المبدأ والطريقة

تسلسل الجيل الأول, المعروف أيضًا باسم تسلسل سانجر, هي أقدم تقنية لتسلسل الحمض النووي. مبدأها الأساسي هو طريقة إنهاء السلسلة, والذي يتضمن إدخال ddNTPs(ديديوكسينوكليوتيدات) يتم تمييزها بعلامات فلورسنت مختلفة أثناء عملية تخليق الحمض النووي لإنهاء امتداد السلسلة, وبالتالي تحديد تسلسل الحمض النووي. على الرغم من أن هذه الطريقة دقيقة, لديها إنتاجية منخفضة, مع جزء واحد فقط من الحمض النووي الذي يتم تسلسله في المرة الواحدة.

• المزايا والعيوب

المزايا: طول التسلسل الطويل, ما يصل الى 1000 بي بي; فعالة من حيث التكلفة وتحول سريع, مناسبة لأبحاث العينات ذات الإنتاجية المنخفضة; تكلفة أداة منخفضة نسبيا; قادر على اكتشاف الاختلافات الأساسية بدقة ضمن 800 نقطة أساس من تسلسل الحمض النووي; دقة عالية, من خلال عملية دقيقة وخطوات متعددة لمراقبة الجودة, مما يجعلها أقل عرضة للتلوث وتوفير نتائج تسلسل بديهية بصريًا.

العيوب: انخفاض إنتاجية التسلسل, مع الحصول على تسلسل واحد فقط لكل رد فعل; التكلفة العالية نسبيًا للتسلسل واسع النطاق; صعوبة في اكتشاف مناطق GC العالية والتسلسل المتكرر; عدم القدرة على اكتشاف عمليات حذف الأجزاء الكبيرة وتغيرات أرقام النسخ, من بين أنواع أخرى من الطفرات الجينية.

• طلب

يمتلك تسلسل الجيل الأول نطاقًا واسعًا من التطبيقات في الأبحاث البيولوجية, مثل علم الجينوم, البروتينات, أبحاث المرض, تحديد الأنواع, ودراسات التطور المنهجي, وكذلك الوراثة السكانية. بالإضافة إلى ذلك, بسبب دقتها العالية وانخفاض معدل الإيجابية الكاذبة, ولا يزال يعتبر المعيار الذهبي للكشف عن الجينات حتى يومنا هذا.

2. تسلسل الجيل الثاني: صعود التسلسل عالي الإنتاجية

• المبدأ والطريقة

تسلسل الجيل الثاني, المعروف أيضًا باسم التسلسل عالي الإنتاجية, ظهرت حولها 2005. يتضمن مبدأها الأساسي التسلسل المتوازي لشظايا الحمض النووي المتعددة, والتي ترتبط بمواضع محددة بطريقة ثابتة(مثل دعامات الطور الصلب أو الخرزات الدقيقة). تتم بعد ذلك قراءة التسلسلات بشكل متزامن باستخدام طريقة التسلسل بالتوليف. كل قاعدة يتم تقديمها تولد إشارة يمكن اكتشافها, ومن خلال جمع ومعالجة عدد كبير من الإشارات المتوازية, يتم تجميع معلومات التسلسل الكامل. تشمل منصات التسلسل الشائعة من الجيل الثاني شركة Illumina, 454 التسلسل, وتسلسل ايون تورنت.

• المزايا والعيوب

المزايا: إنتاجية عالية, قادرة على استكمال تسلسل الجينوم على نطاق واسع في فترة قصيرة; فعالة من حيث التكلفة, خفض تكلفة تسلسل الجينوم البشري الكامل من مئات الملايين من الدولارات مع تسلسل الجيل الأول إلى آلاف الدولارات, وتقصير وقت التسلسل من سنوات إلى أسابيع أو حتى أيام.

العيوب: أطوال قراءة قصيرة, عادة بين 100 و 300 بي بي, وهي ليست مثالية لتسلسل بعض المناطق الجينومية المعقدة(مثل التسلسلات المتكررة أو المناطق التي تحتوي على العديد من الاختلافات الهيكلية).

• طلب

أدى التطبيق الواسع النطاق لتسلسل الجيل الثاني إلى تطوير الطب الشخصي, جينوم السرطان, وتحرير الجينوم. تطبيقاته في الوقاية من الأمراض, تشخبص, وأصبح العلاج واسع الانتشار بشكل متزايد, وخاصة في مجالات الأورام, الأمراض الوراثية, والفحص قبل الولادة, حيث أصبح أداة تشخيصية مهمة.

3. تسلسل الجيل الثالث: اختراقات في القراءة الطويلة وتسلسل الجزيء الواحد

• المبدأ والطريقة

تقنيات التسلسل من الجيل الثالث, ممثلة بجزيء واحد في الوقت الحقيقي(سمرت) التسلسل وتسلسل ثقب النانو, لقد تغلبت على قيود طول القراءة القصيرة لتسلسل الجيل الثاني ويمكن أن توفر إمكانات القراءة الطويلة, تعزيز القدرة على تحليل المناطق الجينومية المعقدة بشكل كبير.

جزيء واحد في الوقت الحقيقي(سمرت) التسلسل: التي وضعتها العلوم البيولوجية المحيط الهادئ(باكبيو), تكتشف هذه الطريقة عملية تصنيع جزيء DNA واحد في مسام النانو لتحقيق التسلسل في الوقت الحقيقي. تؤدي إضافة كل قاعدة إلى إطلاق إشارة فلورية محددة, ومن خلال التقاط هذه الإشارات في الوقت الحقيقي, يمكن للباحثين الحصول على تسلسلات مستمرة لآلاف أو حتى عشرات الآلاف من القواعد.

تسلسل النانو: تم تطويره بواسطة أكسفورد نانوبور تكنولوجيز, تستخدم هذه الطريقة المسام البيولوجية النانوية. حيث يتم سحب جزيئات الحمض النووي عبر المسام واحدة تلو الأخرى, يتم قياس التغيرات في التيار الذي تسببه. قواعد مختلفة تنتج إشارات تيار مختلفة, وبالتالي فك رموز التسلسل. من المزايا المهمة لتسلسل ثقب النانو قدرته على قراءة أجزاء طويلة للغاية من الحمض النووي, من المحتمل أن تغطي الكروموسومات بأكملها.

• المزايا والعيوب

المزايا: القدرة على القراءة الطويلة, قادرة على قراءة عشرات الآلاف أو حتى مئات الآلاف من القواعد في تسلسل مستمر, تحسين كبير في القدرة على تحليل الجينومات المعقدة;تسلسل جزيء واحد, القضاء على الحاجة إلى تضخيم PCR وتجنب التحيزات والأخطاء التي قد تحدث أثناء عملية التضخيم; التسلسل في الوقت الحقيقي, مع تسلسل ثقب النانو الذي يوفر ميزات سريعة وفي الوقت الحقيقي, السماح بالحصول على البيانات في أي وقت أثناء عملية التسلسل, وهو أمر مهم للتشخيص السريع والتطبيقات البيولوجية في حالات الطوارئ.

العيوب: الدقة أقل قليلاً من تسلسل الجيل الثاني, والتكلفة مرتفعة نسبيا. لكن, مع التقدم التكنولوجي المستمر, تتحسن دقة تسلسل الجيل الثالث تدريجياً.

• طلب

يتفوق تسلسل الجيل الثالث في اكتشاف التباين الهيكلي, تجميع الجينوم الكامل, وتسلسل النسخ, مواصلة توسيع حدود البحوث الجينومية.

من تسلسل الجيل الأول إلى تسلسل الجيل الثالث, جلب كل تقدم في تكنولوجيا تسلسل الجينات فرصًا جديدة لعلوم الحياة والأبحاث الطبية. في حين أن تسلسل الجيل الأول دقيق ولكنه محدود في الإنتاجية, تسلسل الجيل الثاني, مع إنتاجيتها العالية والتكلفة المنخفضة, أصبحت التكنولوجيا السائدة الحالية. تسلسل الجيل الثالث, من خلال قدراتها على القراءة الطويلة وتسلسل الجزيء الواحد, يملأ الفجوات التي تركها الجيلان السابقان, توفير أدوات جديدة لدراسة الجينومات المعقدة. مع استمرار التكنولوجيا في التكرار والتقدم, آفاق تطبيق التسلسل الجيني في مجالات مثل الطب, زراعة, وأصبحت البيئة واسعة النطاق بشكل متزايد.

مزود

شركة شنغهاي لينغجون للتكنولوجيا الحيوية, المحدودة.تأسست في 2016 وهي شركة متخصصة في تصنيع المواد المغناطيسية الحيوية وكواشف استخلاص الحمض النووي.

لدينا خبرة غنية في استخراج وتنقية الحمض النووي, تنقية البروتين, فصل الخلايا, التألق الكيميائي, وغيرها من المجالات التقنية.

منتجاتنا تستخدم على نطاق واسع في العديد من المجالات, مثل الفحوصات الطبية, الاختبارات الجينية, البحوث الجامعية, التكاثر الوراثي, وهكذا. نحن لا نقدم المنتجات فحسب، بل يمكننا أيضًا إجراء تصنيع المعدات الأصلية, أوديإم, وغيرها من الاحتياجات. إذا كان لديك حاجة ذات صلة, لا تتردد في الاتصال بنا .