Daripada Penjujukan Generasi Pertama kepada Penjujukan Generasi Ketiga:Evolusi dan Kejayaan Teknologi Penjujukan Gen

Dalam pembangunan teknologi penjujukan gen, setiap lelaran daripada penjujukan generasi pertama kepada penjujukan generasi ketiga telah membawa perubahan yang ketara. Hari ini, mari kita lihat secara terperinci perbezaan utama antara ketiga-tiga teknologi penjujukan ini.

1. Penjujukan Generasi Pertama: Urutan Sanger Klasik

Prinsip dan Kaedah

Penjujukan generasi pertama, juga dikenali sebagai penjujukan Sanger, ialah teknologi penjujukan DNA yang terawal. Prinsip terasnya ialah kaedah penamatan rantai, yang melibatkan pengenalan ddNTP(dideoxynucleotides) dilabelkan dengan penanda pendarfluor yang berbeza semasa proses sintesis DNA untuk menamatkan lanjutan rantai, seterusnya menentukan urutan DNA. Walaupun kaedah ini tepat, ia mempunyai daya pengeluaran yang rendah, dengan hanya satu serpihan DNA yang dijujukan pada satu masa.

• Kelebihan dan Kekurangan

Kelebihan: Panjang jujukan panjang, sehingga 1000 bp; kos efektif dan pemulihan yang cepat, sesuai untuk penyelidikan sampel berkeupayaan rendah; kos instrumen yang agak rendah; mampu mengesan variasi asas dengan tepat dalam 800 bp jujukan DNA; ketepatan yang tinggi, dengan proses yang teliti dan pelbagai langkah kawalan kualiti, menjadikannya kurang terdedah kepada pencemaran dan memberikan hasil penjujukan visual intuitif.

Keburukan: Daya pemprosesan jujukan yang rendah, dengan hanya satu urutan yang diperolehi setiap tindak balas; kos yang agak tinggi untuk penjujukan berskala besar; kesukaran dalam mengesan GC tinggi dan kawasan jujukan berulang; ketidakupayaan untuk mengesan pemadaman serpihan besar dan variasi nombor salinan, antara jenis mutasi gen yang lain.

• Permohonan

Penjujukan generasi pertama mempunyai pelbagai aplikasi dalam penyelidikan biologi, seperti genomik, proteomik, penyelidikan penyakit, pengenalan spesies, dan kajian evolusi sistematik, serta genetik populasi. Selain itu, kerana ketepatannya yang tinggi dan kadar positif palsu yang rendah, ia masih dianggap sebagai standard emas untuk pengesanan gen sehingga hari ini.

2. Penjujukan Generasi Kedua: Peningkatan Penjujukan Melalui Tinggi

• Prinsip dan Kaedah

Penjujukan generasi kedua, juga dikenali sebagai penjujukan pemprosesan tinggi, muncul di sekeliling 2005. Prinsip asasnya melibatkan penjujukan selari pelbagai serpihan DNA, yang disambungkan kepada kedudukan tertentu melalui kaedah tetap(seperti penyokong fasa pepejal atau manik mikro). Urutan kemudiannya dibaca secara serentak menggunakan kaedah penjujukan-demi-sintesis. Setiap pangkalan yang diperkenalkan menjana isyarat yang boleh dikesan, dan melalui pengumpulan dan pemprosesan sejumlah besar isyarat selari, maklumat urutan yang lengkap dikumpulkan. Platform penjujukan generasi kedua yang biasa termasuk Illumina, 454 penjujukan, dan penjujukan Ion Torrent.

• Kelebihan dan Kekurangan

Kelebihan: Daya pengeluaran tinggi, mampu menyelesaikan penjujukan genom berskala besar dalam tempoh yang singkat; kos efektif, mengurangkan kos penjujukan genom manusia lengkap daripada ratusan juta dolar dengan penjujukan generasi pertama kepada beribu-ribu dolar, dan memendekkan masa penjujukan dari tahun ke minggu atau bahkan hari.

Keburukan: Panjang bacaan pendek, biasanya antara 100 dan 300 bp, yang tidak sesuai untuk penjujukan kawasan genomik kompleks tertentu(seperti urutan berulang atau kawasan dengan banyak variasi struktur).

• Permohonan

Aplikasi penjujukan generasi kedua yang meluas telah memacu pembangunan perubatan yang diperibadikan, genomik kanser, dan penyuntingan genom. Aplikasinya dalam pencegahan penyakit, diagnosis, dan rawatan semakin meluas, terutamanya dalam bidang tumor, penyakit genetik, dan pemeriksaan pranatal, di mana ia telah menjadi alat diagnostik yang penting.

3. Penjujukan Generasi Ketiga: Kejayaan dalam Penjujukan Panjang Baca dan Satu Molekul

• Prinsip dan Kaedah

Teknologi penjujukan generasi ketiga, diwakili oleh Single-Molecule Real-Time(SMRT) penjujukan dan penjujukan nanopori, telah mengatasi had pendek-baca-panjang penjujukan generasi kedua dan boleh memberikan keupayaan membaca panjang, dengan ketara meningkatkan keupayaan untuk menghuraikan kawasan genomik yang kompleks.

Masa Nyata Molekul Tunggal(SMRT) Urutan: Dibangunkan oleh Pacific Biosciences(PacBio), kaedah ini mengesan proses sintesis molekul DNA tunggal dalam liang skala nano untuk mencapai penjujukan masa nyata. Penambahan setiap pangkalan mengeluarkan isyarat pendarfluor tertentu, dan dengan menangkap isyarat ini dalam masa nyata, penyelidik boleh mendapatkan jujukan berterusan beribu-ribu atau bahkan berpuluh-puluh ribu asas.

Penjujukan Nanopori: Dibangunkan oleh Oxford Nanopore Technologies, kaedah ini menggunakan liang biologi skala nano. Apabila molekul DNA ditarik melalui liang satu demi satu, perubahan arus yang disebabkannya diukur. Pangkalan yang berbeza menghasilkan isyarat arus yang berbeza, dengan itu mentafsir urutan. Kelebihan penting penjujukan nanopore ialah keupayaannya membaca serpihan DNA yang sangat panjang, berpotensi meliputi seluruh kromosom.

• Kelebihan dan Kekurangan

Kelebihan: Keupayaan membaca panjang, mampu membaca puluhan ribu atau bahkan ratusan ribu pangkalan dalam urutan yang berterusan, sangat meningkatkan keupayaan untuk menghuraikan genom kompleks;penjujukan molekul tunggal, menghapuskan keperluan untuk amplifikasi PCR dan mengelakkan bias dan ralat yang mungkin berlaku semasa proses amplifikasi; penjujukan masa nyata, dengan penjujukan nanopori yang menawarkan ciri pantas dan masa nyata, membenarkan data diperolehi pada bila-bila masa semasa proses penjujukan, yang penting untuk diagnosis pantas dan aplikasi biologi kecemasan.

Keburukan: Ketepatan sedikit lebih rendah daripada penjujukan generasi kedua, dan kosnya agak tinggi. Namun begitu, dengan kemajuan teknologi yang berterusan, ketepatan penjujukan generasi ketiga bertambah baik secara beransur-ansur.

• Permohonan

Penjujukan generasi ketiga cemerlang dalam pengesanan variasi struktur, perhimpunan genom keseluruhan, dan penjujukan transkriptom, meluaskan lagi sempadan penyelidikan genomik.

Daripada penjujukan generasi pertama kepada penjujukan generasi ketiga, setiap kemajuan dalam teknologi penjujukan gen telah membawa peluang baharu kepada sains hayat dan penyelidikan perubatan. Walaupun penjujukan generasi pertama adalah tepat tetapi terhad dalam pemprosesan, penjujukan generasi kedua, dengan daya pengeluarannya yang tinggi dan kos yang rendah, telah menjadi teknologi arus perdana. Penjujukan generasi ketiga, melalui keupayaan penjujukan panjang-baca dan molekul tunggal, mengisi kekosongan yang ditinggalkan oleh dua generasi sebelumnya, menyediakan alat baharu untuk kajian genom kompleks. Memandangkan teknologi terus berubah dan berkembang, prospek aplikasi penjujukan gen dalam bidang seperti perubatan, pertanian, dan ekologi menjadi semakin luas.

Pembekal

Shanghai Lingjun Biotechnology Co., Ltd.ditubuhkan pada 2016 yang merupakan pengilang profesional bahan biomagnet dan reagen pengekstrakan asid nukleik.

Kami mempunyai pengalaman yang kaya dalam pengekstrakan dan penulenan asid nukleik, penulenan protein, pemisahan sel, chemiluminescence, dan bidang teknikal yang lain.

Produk kami digunakan secara meluas dalam pelbagai bidang, seperti ujian perubatan, ujian genetik, penyelidikan universiti, pembiakan genetik, dan seterusnya. Kami bukan sahaja menyediakan produk tetapi juga boleh menjalankan OEM, ODM, dan keperluan lain. Jika anda mempunyai keperluan yang berkaitan, sila hubungi kami .