NEXT GENERATION SEQUENCING LÀ GÌ

  -  

Công nghệ giải trình tự núm hệ mới chất nhận được đồng thời lời giải hàng triệu trình từ DNA thuộc lúc, nhờ vậy, nâng cấp hiệu suất của quá trình giải mã bộ gen sinh vật nói tầm thường và cỗ gen fan nói riêng.

Bạn đang xem: Next generation sequencing là gì

Công nghệ giải trình tự thế hệ mới là gì?

Trái ngược với phương pháp microarray, phương pháp tiếp cận dựa vào trình tự khẳng định trực tiếp trình trường đoản cú axit nucleic của một phân tử DNA hoặc cDNA độc nhất vô nhị định.

Bước đột phá đầu tiên của vấn đề giải trình tự gen DNA được mang lại là dự án công trình Bộ gen người (The Human Genome Project – HGP). Dự án sử dụng technology giải trình tự cố hệ đầu tiên, được điện thoại tư vấn là giải trình tự Sanger (phương pháp xong xuôi chuỗi), kéo dãn trong 13 năm, tiêu tốn 3 tỷ USD và xong vào năm 2003. So với phương thức giải trình trường đoản cú Sanger này (vốn thường áp dụng điện di mao quản), kỹ thuật giải trình tự tuy nhiên song phát âm ngắn, trọng lượng lớn là một trong cách tiếp cận khác về cơ bản. Nghệ thuật này đã địa chỉ cách mạng hóa khả năng giải trình tự, tương tự như đưa ra các cách thức giải trình tự rứa hệ lắp thêm hai – hoặc giải trình tự thế hệ mới (Next Generation Sequencing – NGS) – giúp giải quyết và xử lý các bộ dữ liệu quy mô bự hơn, với ngân sách chi tiêu định kỳ phải chăng hơn siêu nhiều.

Cụ thể, giải trình tự cố kỉnh hệ mới, còn được gọi là giải trình trường đoản cú thông lượng cao, là thuật ngữ tổng đúng theo được thực hiện để thể hiện một số công nghệ giải trình tự tân tiến khác nhau. Giải trình tự cố kỉnh hệ mới được cho phép đồng thời giải thuật hàng triệu trình từ DNA thuộc lúc, nhờ vào vậy, nâng cao hiệu suất của quá trình giải mã cỗ gen sinh vật dụng nói chung và cỗ gen người nói riêng. Vày đó, rất có thể nói, NGS đã tạo nên một cuộc phương pháp mạng trong phân tích hệ gen cùng sinh học phân tử.

Xem thêm: Ghế Tantra Là Gì, Dùng Để Làm Gì? Chỉ Dẫn Dùng Ghế Tình Yêu Đúng Cách

Ưu điểm mạnh của giải trình tự vậy hệ mới

NGS hoàn toàn có thể được áp dụng để phân tích các mẫu DNA, RNA và là một trong những công cụ phổ cập trong hệ gene chức năng. Trái ngược với các phương pháp microarray, các cách thức tiếp cận dựa trên NGS tất cả một số ưu thế bao gồm:

Không yêu cầu kiến thức và kỹ năng tiên nghiệm về cỗ gen hoặc các điểm sáng của cỗ gen.Khả năng phân giải đơn nucleotide, phạt hiện các gen (hoặc những đặc điểm) liên quan, các bạn dạng sao ghép nối cầm cố thế, những biến thể gen alen cùng đa hình nucleotide đơn.Tín hiệu tất cả dải đụng cao hơnĐầu vào yêu cầu ít DNA / RNA rộng (chỉ cần nanogram vật liệu là đủ)Khả năng tái sinh sản cao hơn

Một số công nghệ giải trình tự thế kỷ mới hiện nay

Giải trình từ Illumina (Solexa): Đây hiện nay là tiêu chuẩn của giải trình tự vậy hệ thứ 2.Giải trình tự Illumina hoạt động bằng cách xác định đồng thời những DNA bases cùng thêm chúng vào chuỗi axit nucleic. Technology này có thể phân tích được các trình tự của một đoạn nucleotide lặp lại liên tục, đồng thời hỗ trợ cho thư viện DNA được mã hóa và bóc tách riêng trong tổng thể quá trình đối chiếu kết quả. Mặc dù nhiên, giải trình tự Illumina chạm mặt phải tiêu giảm về chiều dài đọc (khoảng 200-250bp, đảm bảo an toàn chính xác buổi tối đa 99% ở base thiết bị 250). Rộng nữa, công nghệ này cũng tốn nhát về thời gian, lúc mất cho tới 23 giờ nhằm phân tích hệ gen người.
Giải trình từ bỏ IlluminaGiải trình trường đoản cú Roche 454 (hay còn gọi là pyrosequencing 454): chuyên môn này dựa trên nguyên tắc “giải trình tự bởi tổng hợp” bao gồm: khởi đụng một tua DNA đã được giải trình tự cùng giải trình từ bỏ sợi bổ sung cập nhật bằng phản ứng của enzyme. Công nghệ giải trình trường đoản cú pyrosequencing 454 tất cả tính tinh tế cao hơn hẳn so với phương thức truyền thống, độ đúng chuẩn lên tới 99,9% với các đoạn 200 base cùng 99% với các đoạn 400 base. Chỉ trong tầm 10 giờ, hệ thống giải trình từ được 400-600 triệu bp, giúp tiết kiệm ngân sách và chi phí đáng kể chi tiêu so với khi sử dụng phương pháp Sanger nhằm giải trình tự một số lượng bự DNA. Mặc dù nhiên, pyrosequencing 454 vẫn tốn yếu hơn so với hai technology NGS không giống được chỉ ra rằng trong phần này. Với hạn chế lớn nhất của pyrosequencing 454 là câu hỏi khó phân tích đúng đắn của một nhiều loại axit nucleic lặp lại liên tiếp từ 6 nucleotide trở lên.Ion Torrent: Giải trình từ bỏ Proton/PGM: Sử dụng các máy đo pH siêu nhỏ gắn vào chip chạm màn hình bán dẫn, giải trình từ Ion Torrent đo biểu thị điện vì chưng ion H+ được giải hòa ra trong quy trình tổng hợp DNA. Đây cũng đó là điểm biệt lập của Ion Torrent so với hai technology kể trên. Với việc sử dụng công nghệ bán dẫn chứ không hẳn quang học để đo tín hiệu, Ion Torrent có thể giải trình tự cấp tốc chóng, đôi khi giúp khối hệ thống máy móc trở buộc phải gọn nhẹ. Technology này chỉ mất từ bỏ 2-3 tiếng đồng hồ đeo tay để đối chiếu hệ gen người, lân cận đó, cũng tiêu hao ít giá cả hóa hóa học hơn đối với các công nghệ NGS khác. Mặc dù nhiên, hai hạn chế lớn nhất mà Ion Torrent chạm chán phải đó là về chiều nhiều năm đọc (khoảng 100-250bp, đảm bảo chính xác tối đa 99% nghỉ ngơi base sản phẩm công nghệ 250)

Đến nay, công nghệ giải trình từ bỏ đã trở nên tân tiến tới cụ hệ thứ ba. Nếu với NGS, DNA được phân thành các đoạn ngắn, được khuếch đại và sau đó được giải trình tự, thì các technology thế hệ thứ bố không phá tan vỡ hoặc khuếch tán DNA, nhưng trực tiếp giải trình tự từng phân tử DNA đơn lẻ. Bởi vì đó, ưu thế nổi nhảy của giải trình tự vậy hệ lắp thêm ba đó là đoạn đọc dài hoặc giải trình tự solo phân tử, giúp khai quật nhiều thông tin có quý giá hơn và phát hiện một trong những loại thay đổi thể độc nhất định. Như vậy, rất có thể nói, giải trình tự vậy hệ thứ bố đã phối hợp được cả hai điểm mạnh của giải trình từ bỏ Sanger (đoạn hiểu dài) cùng NGS (thông lượng cao). Với hai ưu điểm này, hiện nay nay, những thay mặt mới duy nhất của technology giải trình từ PacBio SMRT (giải trình tự ren tức thời đơn phân tử) cùng Oxford Nanopore Technologies (giải trình từ bỏ tức thời dựa trên tín hiệu năng lượng điện phân tử). Về cơ bản, hoàn toàn có thể so sánh PacBio, Oxford Nanopore với Illumina theo bảng dưới đây, hỗ trợ cho việc lựa chọn ứng dụng công nghệ giải trình từ phù hợp.

Illumina (Hiseq 4000)PacBio (Sequel)Oxford Nanopore (MinION)
Độ lâu năm đoạn đọcKhoảng 150 bp10-15kb900kb
Số lượng lần đọc2,5-5 triệu500.000Khoảng 1 triệu
Tỉ lệ lỗi
So sánh các technology giải trình từ bỏ PacBio, Oxford Nanopore với Illumina

Ứng dụng giải trình tự gen ráng hệ mới

Một trong những hướng áp dụng của giải trình từ bỏ gen nạm hệ mới đó là giải trình trường đoản cú DNA. Đưa NGS vào giải trình từ DNA đã giúp các nhà khoa học thực hiện giải trình tự cục bộ hệ gene (Whole genome sequencing – WGS) và giải trình tự cục bộ exon (Whole exome sequencing – WES), trên đại lý đó, tìm kiếm và xác định các biến dạng di truyền SNP, InDel, CNV, SV… bao gồm trong cá thể, quần thể đối với những chủng loại đã có hệ gen tham chiếu. Đây là tiền đề giải quyết và xử lý nhiều câu hỏi về tin y sinh hiện nay nay, như dự đoán nguy hại mắc căn bệnh dựa trên đặc thù hệ gen; theo dõi thỏa mãn nhu cầu điều trị; hay tấn công giá đa dạng và phong phú quần thể bằng cách xác định tần số a-len…

Dựa vào công nghệ giải trình tự gen cụ hệ mới, Viện nghiên cứu Dữ liệu khủng calidas.vn cũng đang cách tân và phát triển nhiều dự án Tin y sinh như Hệ thống làm chủ và phân tích tài liệu y sinh; chiến thuật hỗ trợ dự đoán nguy cơ tiềm ẩn mắc bệnh dịch hay tác dụng phụ của thuốc; sản xuất Hệ ren tham chiếu của người Việt. Đến nay, khối hệ thống quản lý, so với và chia sẻ dữ liệu y sinh VinGen Data Portal đã có ra mắt xã hội vào mon 12/2020. Đây là cổng tài liệu gen lớn nhất Việt Nam, hiện đang lưu trữ khoảng 1200 terabyte tài liệu và gần 5000 mẫu mã sinh học tập từ dự án 1000 hệ gen người việt nam và các dự án vận dụng khác.

Xem thêm: Kha'Zix Mùa 11: Cách Chơi, Lên Đồ & Bảng Ngọc Kha'Zix Rừng


VinGen Data Portal là cổng tài liệu gen lớn nhất Việt Nam
Người dùng có thể truy cập https://genome.calidas.vn.org/ để tra cứu vớt theo gen/biến thể gen, theo từng cá thể hoặc theo ID biến tấu từ dbSNP (rsID). Đồng thời, VinGen Data Portal cũng hỗ trợ tính năng tham chiếu (theo a-len HLA – phức hợp MHC làm việc người, a-len ren dược học với Panel gen một vài bệnh) tuyệt phân tích tổng thể exome cùng genome; so với thường quy và chuyên biệt tốt phân tích/mẫu toàn hệ gene chỉ mất bên dưới 30 phút. Đặc biệt, VinGen Data Portal vừa update tính năng “export as file”, giúp người tiêu dùng tự thực hiện một số phân tích nhỏ tuổi và trích xuất với toàn bộ siêu dữ liệu và dữ liệu đầu ra (metadata). Hệ thống hy vọng sẽ biến đổi cổng thông tin tham chiếu an toàn và đáng tin cậy dành cho xã hội nghiên cứu giúp trong và xung quanh nước, sản xuất tiền đề cải cách và phát triển cho y học đúng chuẩn tại Việt Nam.