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Que Nanopore está arranjando em seqüência?

Determinar o pedido de resíduos do ácido nucleico é integral a muitas aplicações diferentes da pesquisa. A genómica é uma área de investigação científica em rápida evolução, com avanços recentes no gene que arranja em seqüência a metodologia que faz as tecnologias subjacentes mais eficazes na redução de custos e eficientes. Durante os últimos 50 anos, as gerações subseqüentes melhoraram em cima do pântano precedente de tecnologias disponíveis.

arranjar em seqüência do nanoporeCréditos de imagem: Gio.tto/Shutterstock.com

os métodos da Primeiro-geração permitiram arranjar em seqüência de populações clonal do ADN. Arranjar em seqüência de segunda geração permitiu a produção e a rentabilidade necessárias para arranjar em seqüência uns volumes muito mais altos de genomas parallelizing os, que não tinham sido previamente praticáveis.

Os métodos de terceira geração têm sido desenvolvidos recentemente para permitir arranjar em seqüência directo de únicas moléculas do ADN. Um tal método de terceira geração que foi desenvolvido ao longo da última década é arranjar em seqüência do nanopore.

A tecnologia

Há uma discussão considerável sobre o que definem o ADN de terceira geração que arranja em seqüência e como ele difere da segunda geração. Argumente-se que as características de definição são a possibilidade de único-molécula que arranja em seqüência, tempo real que arranjam em seqüência, e divergência simples das tecnologias precedentes.

Arranjar em seqüência de Nanopore é uma técnica que permita a único-molécula que arranja em seqüência no tempo real passando uma seqüência do ADN do interesse através de um nanopore. Um nanopore é, basicamente, um furo muito pequeno com um diâmetro no nanoscale.

Arranjar em seqüência de Nanopore é um ramo de um campo maior que use nanopores para a quantificação e a detecção de moléculas e de biomoléculas. O potencial da tecnologia foi estabelecido mesmo antes do advento de arranjar em seqüência de segunda geração, onde os pesquisadores no campo estabeleceram que os ácidos nucleicos único-encalhados poderiam ser conduzidos através de um bilayer do lipido através dos canais do íon usando a electroforese.

A passagem através do nanopore por uma molécula é detectada como uma diminuição na corrente para uma duração proporcional ao comprimento do ácido nucleico porque o fluxo do íon é obstruído por sua passagem através do canal.

A tecnologia pode produzir dados (por muito tempo lidos) incredibly não-amplificados da seqüência em uma taxa mais rápida e mais barata do que previamente possível com tecnologias mais velhas, aqueles de que o método é desenvolvido e os mais contemporâneos.

Sequenceres disponíveis no comércio do nanopore e suas aplicações actuais

O primeiro sequencer disponível no comércio do nanopore foi desenvolvido por tecnologias de Oxford Nanopore, com as plataformas do seu nanopore de GridION e de sequaz que estão sendo aplicadas a muitos projectos de investigação e estudos de campo diferentes.

O sequaz é uma pequena, o dispositivo telefone-feito sob medida pilha de USB que foi liberado primeiramente em uma experimentação adiantada do acesso em 2014. Este dispositivo tem mostrado já a promessa considerável dentro do campo, gerando seqüências bacterianas do genoma e amplicons visados. As oportunidades existem para descentralizar rapidamente arranjar em seqüência devido aos tempos de execução e à natureza compacta do sequaz.

Distribuíram no campo durante manifestações de Ebola, especialmente na Guiné, onde foram usados para arranjar em seqüência uma tensão particular de Ebola no prazo de dois dias após a coleção da amostra, representando uma qualidade e uma velocidade vastamente melhoradas da análise que é vantajosa durante manifestações velozes e pandemias da doença.

Embora os nanopores são gerados o mais geralmente com os meios biológicos, há potencial para a tecnologia não-biológica, de circuito integrado nanopores gerados. Isto permite aproximações novas, originais a explorar o método.

Expansão na tecnologia

Como com todas as tecnologias, os pesquisadores estão olhando maneiras de expandir a tecnologia de arranjar em seqüência do nanopore. Uma das áreas principais do foco para pesquisadores era como construir uns poros mais grandes, que permitissem proteínas ser canalizados.

Uma das aplicações potenciais desta revelação é a criação de sensores viáveis da proteína. Contudo, um problema persistiu: como projectar proteínas artificiais. Existiu uma falta do conhecimento básico em como conseguir esta extremidade.

Este desafio conduziu a uma técnica nova para criar nanopores artificiais, com base na dobradura artificial do ADN em estruturas complexas. Explorado primeiramente no início do século XXI, a técnica 3D-origami pode criar os nanostructures artificiais contratantes que imitam e expandem em biomoléculas naturais.

Escrevendo em comunicações da natureza nos últimos meses de 2019, uma equipe de pesquisadores dinamarqueses conseguiu o que não fosse previamente possível, representando uma SHIFT do paradigma na tecnologia: a criação de grandes, nanopores sintéticos usando o ADN. Este nanopore criado pela técnica 3D-origami pode translocate macromoléculas proteína-feitas sob medida através do bilayer do lipido. Um sistema bloqueando que fornecesse a capacidade às moléculas do biosense foi desenvolvido igualmente.

Outras realizações pelos pesquisadores eram a adição de uma tomada verificável, que significasse que o poro poderia selectivamente controlar a passagem de moléculas específicas pelo tamanho e a adição de aletas verificáveis.

As aletas verificáveis permitiram a inserção dos sensores nas membranas do alvo que carregam moléculas específicas do sinal. A equipa de investigação acredita que esta poderia permitir os sensores ser introduzido em uma pilha doente, abrindo possibilidades a nível celular para as melhorias no diagnóstico e no tratamento da doença que não eram previamente possíveis.

Um ADN pioneiro que arranja em seqüência a tecnologia

Certamente, a tecnologia de arranjar em seqüência do nanopore é ainda promessa imensa das relativamente nova mas mostras no campo de arranjar em seqüência do ADN e de sua aplicação ao diagnóstico da doença, assim como diversas outras áreas da pesquisa da ciência da vida.

A tecnologia representa uma SHIFT do paradigma no campo e é actualmente o assunto da revelação intensa por equipes através do mundo. Contudo, uma pesquisa mais adicional é ainda necessário, certamente na aplicação da técnica 3D-origami, se esta tecnologia pioneiro deve ser aperfeiçoado.

Fontes

Urze, J.M e corrente, B (2015) a seqüência do sequencer: A história de arranjar em seqüência a genómica Vol. 107 do ADN, edição 1, Pgs. 1 https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0888754315300410

Thomsen, nanopore tamanho-selectivo do ADN de R.P e outros (2019) A grande com detecção das comunicações 10 da natureza das aplicações, número do artigo: 5655 https://www.nature.com/articles/s41467-019-13284-1

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Last Updated: Mar 10, 2020

Reginald Davey

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Reginald Davey

Reg Davey is a freelance copywriter and editor based in Nottingham in the United Kingdom. Writing for News Medical represents the coming together of various interests and fields he has been interested and involved in over the years, including Microbiology, Biomedical Sciences, and Environmental Science.

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