Toekomstige DNA die Technieken Rangschikt

Door Catherine Shaffer, M.Sc.

Het rangschikken van DNA heeft radicale vooruitgang ondergaan aangezien eerste Sanger die methode rangschikt in 1977 werd geïntroduceerd. Sanger die gebruik gemaakte van willekeurig toegevoegde ketting-eindigt rangschikt deoxynucleotides tijdens de synthese van DNA om de kettingen van DNA van lengten te produceren die door één basispaar verschillen. Die werden toen gescheiden op een polyacrylamidegel en „lees“ links aan recht zoals een boek. Vandaag, is er een brede serie van betere methodes met snelle en nauwkeurige resultaten.

De opeenvolging van DNA. Het Krediet van het Beeld: Gio.tto/Shutterstock
De opeenvolging van DNA. Het Krediet van het Beeld: Gio.tto/Shutterstock

Van Methode Sanger om het Rangschikken van de Molecule Uit Te Kiezen

In de recente jaren '90 en 2000s, dreef het Menselijke Project van het Genoom verbeteringen op de voornoemde methode Sanger die het gehele rangschikken en de volgende-generatie van het genoomjachtgeweer rangschikkend methodes omvatte. Door grote opeenvolgingen van DNA te verdelen en hen gelijktijdig te rangschikken op een massaal parallelle manier, zouden de gegevens kunnen sneller worden geproduceerd. Met het verbeteren van computertechnologie, kon de opeenvolging dan worden opnieuw gebracht samen en de gehele genomen begonnen worden gedecodeerd.

De Bedrijven zoals de Technologieën van Solexa en van het Leven verbeterden nogmaals op die methodes die, tot volgende generatie leiden rangschikkend technologieën. In volgende generatie die rangschikt, zijn de het malplaatjefragmenten van DNA in bijlage aan stevige oppervlakten zoals glasplaatjes of microbeads voor meer geautomatiseerde, hoge productie behandeling. Sommige chemische innovaties zijn toegevoegd in tweede generatie het rangschikken. Deze methodes werden ontwikkeld en bereikten populariteit in 2000s.

Nog zijn de nieuwere methodes nu op de horizon. Het Enige molecule rangschikken (SMS) is een benadering die versterking door PCR, een essentiële stap in alle volgende generatietechnologieën mijdt. PCR de versterking vermenigvuldigt het originele fragment van malplaatjeDNA met honderden of duizenden tijden zodat het door optische opsporingsmethodes kan worden gevisualiseerd.

De methodes van SMS ondervragen één enkele molecule van DNA, overwinnend moeilijkheden en biases die door het PCR proces worden geïntroduceerd. De potentiële voordelen van SMS over volgende-generatie het rangschikken omvatten snellere keerpunttijd, langere gelezen lengten, hogere nauwkeurigheid, minder beginnend materiaal, en lagere kosten. Men schat dat met SMS, een geheel genoom zou kunnen worden gerangschikt voor zo weinig zoals $100.

De Genetische Analyse van Helicos

De Genetische molecules van de opeenvolgingen individuele DNA van het Platform van de Analyse Helicos in entrepot op een vlakke oppervlakte aangezien zij worden uitgebreid. Fluorescently geëtiketteerde nucleotideanalogons, genoemd de Virtuele nucleotiden van de Begeindiger. Deze technologie vereist nog een pauze na elke ronde van uitbreiding om de opeenvolging te lezen, maar het maakt de PCR stap overbodig die voor volgende-generatietechnologieën wordt vereist zoals Illumina en Roche 454.

De ruwe foutentarieven bij het rangschikken van een individuele bundel van DNA zijn meer dan 5 percenten. Nochtans, wanneer het rangschikken wordt uitgevoerd op een hoogst parallelle manier, is de consensus gebeëindigde opeenvolgingsnauwkeurigheid meer dan 99 percenten. Deze methode kan ook aan opeenvolgingsRNA direct worden gebruikt, door omgekeerde transcriptase voor de polymerase van DNA te substitueren. Werd de Genetische Analyse van Helicos gebruikt om het genoom van één van zijn mede-stichters, Dr. Stephen Quake, voor onder $50.000 in 2009 te rangschikken. Nochtans, Helicos die later voor Hoofdstuk 11 faillissement in 2012 wordt ingediend.

Enige Echte Molecule - het Rangschikken van de tijd

De Vreedzame Biologische Wetenschappen ontwikkelden de Enige Echte Molecule - tijd (SMRT) Rangschikkend methode, die bij direct het waarnemen van synthese van één enkele bundel van DNA gebaseerd is. Het rangschikken SMRT maakt gebruik van een nanometer-schaal kamer om één enkele bundel van DNA en de polymerase van DNA te isoleren. De de polymerasemolecule wordt van DNA verankerd en met fluorescently geëtiketteerde nucleotiden dan overstroomd.

De nucleotiden kunnen worden ontdekt aangezien zij neer aan de verbindende bundel van DNA verspreiden en erkend en door de polymerase van DNA opgenomen. Het verspreiding en uitbreidingsproces gebeurt in milliseconden, zo betekent het dat de polymerase van DNA verscheidene basissen per seconde wordt toegevoegd. Omdat de fluorescente kleurstof aan het nucleotide door een fosfaatketting in bijlage is, maakt het van het nucleotide los tijdens de de polymerasereactie van DNA, die bevrijdt van de het groeien ketting van DNA.

Een belangrijk voordeel van de technologieën van SMS is dat zij de molecule onophoudelijk rangschikken, eerder dan pauzeren na elke ronde van basisuitbreiding te lezen. Ook, heeft de methode de tendens om langere opeenvolging te produceren leest wanneer vandaag vergeleken bij andere platforms op de markt.

Herzien door: Dr. Tomislav Meštrović, M.D., Doctoraat

Bronnen

  1. http://smrt.med.cornell.edu/
  2. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0022283675902132/
  3. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC431765/
  4. https://www.genomeweb.com/sequencing/helicos-biosciences-files-chapter-11-bankruptcy-protection

[Verdere Lezing: DNA die rangschikt]

Last Updated: Sep 11, 2017

Comments

The opinions expressed here are the views of the writer and do not necessarily reflect the views and opinions of News-Medical.Net.
Post a new comment
Post