De la secuenciación de primera generación a la secuenciación de tercera generación:La evolución y los avances de la tecnología de secuenciación de genes

En el desarrollo de la tecnología de secuenciación de genes., Cada iteración desde la secuenciación de primera generación hasta la secuenciación de tercera generación ha provocado cambios significativos.. Hoy, Echemos un vistazo detallado a las principales diferencias entre estas tres tecnologías de secuenciación..

1. Secuenciación de primera generación: La secuenciación clásica de Sanger

Principio y método

Secuenciación de primera generación, También conocida como secuenciación de Sanger., es la primera tecnología de secuenciación de ADN. Su principio fundamental es el método de terminación de cadena., que implica la introducción de ddNTP(didesoxinucleótidos) etiquetado con diferentes marcadores fluorescentes durante el proceso de síntesis de ADN para terminar la extensión de la cadena, determinando así la secuencia de ADN. Aunque este método es preciso, tiene un bajo rendimiento, con un solo fragmento de ADN secuenciado a la vez.

• Ventajas y desventajas

Ventajas: Longitud de secuenciación larga, arriba a 1000 pb; respuesta rentable y rápida, adecuado para investigaciones de muestras de bajo rendimiento; costo relativamente bajo del instrumento; capaz de detectar con precisión variaciones de bases dentro de 800 pb de secuencias de ADN; alta precisión, con un proceso meticuloso y múltiples pasos de control de calidad, haciéndolo menos propenso a la contaminación y proporcionando resultados de secuenciación visualmente intuitivos.

Desventajas: Bajo rendimiento de secuenciación, con solo una secuencia obtenida por reacción; Costo relativamente alto para la secuenciación a gran escala.; dificultad para detectar GC alto y regiones de secuencia repetitiva; incapacidad para detectar eliminaciones de fragmentos grandes y variaciones en el número de copias, entre otros tipos de mutaciones genéticas.

• Solicitud

La secuenciación de primera generación tiene una amplia gama de aplicaciones en la investigación biológica, como la genómica, proteómica, investigación de enfermedades, identificación de especies, y estudios sistemáticos de evolución., así como la genética de poblaciones. Además, debido a su alta precisión y baja tasa de falsos positivos, Todavía se considera el estándar de oro para la detección de genes hasta el día de hoy..

2. Secuenciación de segunda generación: El auge de la secuenciación de alto rendimiento

• Principio y método

Secuenciación de segunda generación, También conocida como secuenciación de alto rendimiento., surgió alrededor 2005. Su principio básico implica la secuenciación paralela de múltiples fragmentos de ADN., que están conectados a posiciones específicas a través de un método fijo(como soportes de fase sólida o microperlas). Luego, las secuencias se leen de forma sincrónica utilizando un método de secuenciación por síntesis.. Cada base introducida genera una señal detectable, y mediante la recopilación y procesamiento de una gran cantidad de señales paralelas, se reúne la información completa de la secuencia. Las plataformas de secuenciación de segunda generación comunes incluyen Illumina, 454 secuenciación, y secuenciación de Ion Torrent.

• Ventajas y desventajas

Ventajas: Alto rendimiento, capaz de completar la secuenciación del genoma a gran escala en un corto período; rentable, reducir el costo de la secuenciación completa del genoma humano de cientos de millones de dólares con la secuenciación de primera generación a miles de dólares, y acortar el tiempo de secuenciación de años a semanas o incluso días.

Desventajas: Longitudes de lectura cortas, normalmente entre 100 y 300 pb, que no es ideal para secuenciar ciertas regiones genómicas complejas(como secuencias repetitivas o regiones con muchas variaciones estructurales).

• Solicitud

La aplicación generalizada de la secuenciación de segunda generación ha impulsado el desarrollo de la medicina personalizada, genómica del cáncer, y edición del genoma. Sus aplicaciones en la prevención de enfermedades, diagnóstico, y el tratamiento se están generalizando cada vez más, especialmente en el campo de los tumores, enfermedades genéticas, y cribado prenatal, donde se ha convertido en una importante herramienta de diagnóstico.

3. Secuenciación de tercera generación: Avances en la secuenciación de lectura larga y de una sola molécula

• Principio y método

Tecnologías de secuenciación de tercera generación., representado por tiempo real de una sola molécula(SMRT) secuenciación y secuenciación de nanoporos, han superado las limitaciones de longitud de lectura corta de la secuenciación de segunda generación y pueden proporcionar capacidades de lectura larga, mejorando significativamente la capacidad de analizar regiones genómicas complejas.

Una sola molécula en tiempo real(SMRT) Secuenciación: Desarrollado por Pacific Biosciences(PacBio), este método detecta el proceso de síntesis de una única molécula de ADN en un poro a nanoescala para lograr una secuenciación en tiempo real. La adición de cada base libera una señal fluorescente específica., y capturando estas señales en tiempo real, Los investigadores pueden obtener secuencias continuas de miles o incluso decenas de miles de bases..

Secuenciación de nanoporos: Desarrollado por Oxford Nanopore Technologies, este método utiliza poros biológicos a nanoescala. A medida que las moléculas de ADN pasan a través de los poros una por una, Se miden los cambios de corriente que provocan.. Diferentes bases producen diferentes señales de corriente., descifrando así la secuencia. Una ventaja significativa de la secuenciación de nanoporos es su capacidad para leer fragmentos de ADN extremadamente largos., potencialmente cubriendo cromosomas completos.

• Ventajas y desventajas

Ventajas: Capacidad de lectura larga, capaz de leer decenas de miles o incluso cientos de miles de bases en una secuencia continua, mejorando enormemente la capacidad de analizar genomas complejos;secuenciación de una sola molécula, eliminando la necesidad de amplificación por PCR y evitando sesgos y errores que pueden ocurrir durante el proceso de amplificación; secuenciación en tiempo real, con secuenciación de nanoporos que ofrece funciones rápidas y en tiempo real, permitiendo obtener datos en cualquier momento durante el proceso de secuenciación, Lo cual es importante para el diagnóstico rápido y aplicaciones biológicas de emergencia..

Desventajas: La precisión es ligeramente inferior a la secuenciación de segunda generación., and the cost is relatively high. Sin embargo, with continuous technological advancements, the accuracy of third-generation sequencing is gradually improving.

• Solicitud

Third-generation sequencing excels in structural variation detection, whole-genome assembly, and transcriptome sequencing, further expanding the boundaries of genomic research.

From first-generation sequencing to third-generation sequencing, each advancement in gene sequencing technology has brought new opportunities to life sciences and medical research. While first-generation sequencing is precise but limited in throughput, second-generation sequencing, with its high throughput and low cost, has become the current mainstream technology. Third-generation sequencing, through its long-read and single-molecule sequencing capabilities, fills the gaps left by the previous two generations, providing new tools for the study of complex genomes. As technology continues to iterate and progress, the application prospects of gene sequencing in fields such as medicine, agriculture, and ecology are becoming increasingly broad.

Proveedor

Shanghai Lingjun Biotecnología Co., Limitado.se estableció en 2016 que es un fabricante profesional de materiales biomagnéticos y reactivos de extracción de ácidos nucleicos..

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