От секвенирования первого поколения к секвенированию третьего поколения:Эволюция и прорывы в технологии секвенирования генов

В разработке технологии секвенирования генов, каждая итерация от секвенирования первого поколения к секвенированию третьего поколения приводила к значительным изменениям.. Сегодня, давайте подробно рассмотрим основные различия между этими тремя технологиями секвенирования..

1. Секвенирование первого поколения: Классическое секвенирование по Сэнгеру

Принцип и метод

Секвенирование первого поколения, также известное как секвенирование по Сэнгеру, это самая ранняя технология секвенирования ДНК. Его основным принципом является метод обрыва цепи., который предполагает введение ddNTP(дидезоксинуклеотиды) метятся различными флуоресцентными маркерами во время процесса синтеза ДНК для прекращения удлинения цепи, тем самым определяя последовательность ДНК. Хотя этот метод точен, у него низкая пропускная способность, одновременно секвенируется только один фрагмент ДНК.

• Преимущества и недостатки

Преимущества: Большая длина секвенирования, до 1000 б.п.; экономичность и быстрый результат, подходит для исследований образцов с низкой пропускной способностью; относительно низкая стоимость инструмента; способен точно обнаруживать вариации оснований в пределах 800 п.о. последовательностей ДНК; высокая точность, с тщательным процессом и множеством этапов контроля качества, что делает его менее склонным к загрязнению и обеспечивает визуально интуитивно понятные результаты секвенирования..

Недостатки: Низкая производительность секвенирования, с получением только одной последовательности для каждой реакции; относительно высокая стоимость крупномасштабного секвенирования; трудность обнаружения областей с высоким содержанием GC и повторяющихся последовательностей; неспособность обнаружить большие удаления фрагментов и изменения количества копий, среди других типов генных мутаций.

• Приложение

Секвенирование первого поколения имеет широкий спектр применения в биологических исследованиях., такие как геномика, протеомика, исследование болезней, идентификация вида, и систематические исследования эволюции, а также популяционная генетика. Кроме того, благодаря высокой точности и низкому проценту ложноположительных результатов, он до сих пор считается золотым стандартом обнаружения генов..

2. Секвенирование второго поколения: Развитие высокопроизводительного секвенирования

• Принцип и метод

Секвенирование второго поколения, также известный как высокопроизводительное секвенирование, появился вокруг 2005. Его основной принцип заключается в параллельном секвенировании нескольких фрагментов ДНК., которые связаны с конкретными позициями фиксированным методом(такие как твердофазные носители или микрогранулы). Затем последовательности считываются синхронно с использованием метода секвенирования путем синтеза.. Каждая введенная база генерирует обнаруживаемый сигнал., и за счет сбора и обработки большого количества параллельных сигналов, собрана полная информация о последовательности. Распространенные платформы секвенирования второго поколения включают Illumina., 454 секвенирование, и секвенирование ионных потоков.

• Преимущества и недостатки

Преимущества: Высокая пропускная способность, способен выполнить крупномасштабное секвенирование генома за короткий период; экономически эффективный, снижение стоимости полного секвенирования генома человека с сотен миллионов долларов при секвенировании первого поколения до тысяч долларов., и сокращение времени секвенирования с лет до недель или даже дней..

Недостатки: Короткая длина чтения, обычно между 100 и 300 б.п., который не идеален для секвенирования определенных сложных геномных регионов(такие как повторяющиеся последовательности или регионы со многими структурными вариациями).

• Приложение

Широкое применение секвенирования второго поколения способствовало развитию персонализированной медицины., геномика рака, и редактирование генома. Его применение в профилактике заболеваний, диагноз, и лечение становятся все более распространенными, особенно в области опухолей, генетические заболевания, и пренатальный скрининг, где он стал важным диагностическим инструментом.

3. Секвенирование третьего поколения: Прорывы в области долгосрочного секвенирования и секвенирования одиночных молекул

• Принцип и метод

Технологии секвенирования третьего поколения, представлено одиночной молекулой в реальном времени(СМРТ) секвенирование и секвенирование нанопор, преодолели ограничения короткого считывания секвенирования второго поколения и могут обеспечить возможности длительного считывания, значительно расширяя возможности анализа сложных геномных областей.

Одиночная молекула в режиме реального времени(СМРТ) Секвенирование: Разработано Pacific Biosciences(ПакБио), этот метод обнаруживает процесс синтеза одной молекулы ДНК в наноразмерной поре для достижения секвенирования в реальном времени.. Добавление каждого основания высвобождает определенный флуоресцентный сигнал., и улавливая эти сигналы в режиме реального времени, исследователи могут получить непрерывные последовательности из тысяч или даже десятков тысяч оснований..

Нанопоровое секвенирование: Разработано Oxford Nanopore Technologies., в этом методе используются наноразмерные биологические поры.. Молекулы ДНК проходят через поры одна за другой., изменения тока, которые они вызывают, измеряются. Разные базы выдают разные сигналы тока., таким образом расшифровывая последовательность. Существенным преимуществом секвенирования нанопор является его способность считывать чрезвычайно длинные фрагменты ДНК., потенциально охватывающий целые хромосомы.

• Преимущества и недостатки

Преимущества: Возможность длительного чтения, способен читать десятки тысяч или даже сотни тысяч оснований в непрерывной последовательности, значительно улучшая способность анализировать сложные геномы;секвенирование одиночных молекул, устраняя необходимость в ПЦР-амплификации и избегая предвзятостей и ошибок, которые могут возникнуть в процессе амплификации; секвенирование в реальном времени, с секвенированием нанопор, предлагающим быстрые функции в режиме реального времени, позволяя получать данные в любой момент процесса секвенирования, что важно для быстрой диагностики и экстренных биологических применений..

Недостатки: Точность немного уступает секвенированию второго поколения., и стоимость относительно высокая. Однако, с постоянным технологическим прогрессом, точность секвенирования третьего поколения постепенно улучшается.

• Приложение

Секвенирование третьего поколения превосходно обнаруживает структурные вариации., полногеномная сборка, и секвенирование транскриптома, дальнейшее расширение границ геномных исследований.

От секвенирования первого поколения к секвенированию третьего поколения, Каждое достижение в технологии секвенирования генов открывает новые возможности для наук о жизни и медицинских исследований.. Хотя секвенирование первого поколения является точным, но ограничено по производительности., секвенирование второго поколения, благодаря высокой производительности и низкой стоимости, стала текущей основной технологией. Секвенирование третьего поколения, благодаря возможностям длительного считывания и секвенирования одиночных молекул, заполняет пробелы, оставленные двумя предыдущими поколениями, предоставление новых инструментов для изучения сложных геномов. Поскольку технологии продолжают развиваться и развиваться, перспективы применения секвенирования генов в таких областях, как медицина, сельское хозяйство, и экология становятся все более широкими.

Поставщик

Шанхайская биотехнологическая компания Линцзюнь., ОООбыл создан в 2016 который является профессиональным производителем биомагнитных материалов и реагентов для экстракции нуклеиновых кислот..

Мы имеем богатый опыт в экстракции и очистке нуклеиновых кислот., очистка белка, разделение клеток, хемилюминесценция, и другие технические области.

Наша продукция широко используется во многих областях., например, медицинское тестирование, генетическое тестирование, университетские исследования, генетическое разведение, и так далее. Мы не только поставляем продукцию, но и можем взять на себя OEM, ОДМ, и другие потребности. Если у вас есть соответствующая потребность, пожалуйста, не стесняйтесь обращаться к нам .