Rozdiel medzi mikročipom a sekvenciou nasledujúcej generácie

Kľúčový rozdiel - sekvencia Microarray verzus ďalšia generácia
 

Procesy sekvenovania DNA sa široko používajú v oblasti biotechnológie, virologie, lekárskej diagnostiky a forenzných vied. Je to proces, ktorý určuje presné poradie nukleotidov, adenínu, guanínu, tymínu a cytozínu prítomných v molekule DNA. Postupy sekvenovania DNA sa stali akcelerátorom zázračných objavov v lekárskom a biologickom výskume. Tieto metódy sekvencovania sa vyvinuli až do sekvenovania kompletného genómu jednotlivých organizmov vrátane ľudí a iných živých druhov. Microarrays a Next Generation Sequencing sú moderné postupy sekvenovania DNA. Technika mikročipu je špecificky založená na hybridizácii, ktorá obsahuje súbor známych cieľov. Sekvenovanie novej generácie je založené na syntéze (ktorá využíva DNA polymerázu na začlenenie nukleotidov) a má schopnosť sekvenovať celý genóm nezávisle od predtým vybraných cieľov.. Toto je kľúčový rozdiel medzi sekvenciami Microarray a Next Generation Sequencing.

OBSAH

1. Prehľad a kľúčový rozdiel
2. Čo je to Microarray 
3. Čo je sekvenovanie nasledujúcej generácie
4. Podobnosti medzi mikročipom a sekvenciou nasledujúcej generácie
5. Porovnanie bok po boku - sekvenovanie Microarray vs nasledujúcej generácie v tabuľkovej forme
6. Zhrnutie

Čo je Microarray?

DNA mikročip sa používa ako laboratórny nástroj na identifikáciu tisícok rôznych génových expresií súčasne. Je to pevný povrch, t.j. mikroskopické sklíčko, ktoré obsahuje kolekciu mikroskopických DNA škvŕn vytlačených na ňom. Každá tlačená škvrna obsahuje známu génovú sekvenciu alebo gén. Tieto známe sondy vytlačené na sklíčku slúžia ako sondy na detekciu génovej expresie. Toto je známe ako prepis. Hybridizácia medzi dvoma vláknami DNA je základným princípom, na ktorom sú založené microarrays. Je to komplementárne párovanie sekvencií nukleových kyselín s tvorbou vodíkových väzieb.

Obrázok 01: Microarray

Molekuly mRNA sa spočiatku zbierajú z experimentálnej vzorky a referenčnej vzorky získanej od zdravého jedinca. Experimentálne vzorky sa získavajú od chorých jedincov; napríklad jednotlivec trpiaci rakovinou. Po získaní sa obe vzorky mRNA prevedú na cDNA (komplementárna DNA). Ďalej je každá vzorka označená pomocou fluorescenčnej sondy. Fluorescenčné sondy majú rôzne farby na rozlíšenie vzorky cDNA od referenčnej cDNA. Za účelom iniciácie väzby molekúl cDNA na podložné sklíčko sa obe vzorky zmiešajú. Hybridizácia je proces, ktorým sa molekuly cDNA pripájajú k sondám DNA na podložnom sklíčku microarray. Po dokončení hybridizácie sa uskutoční séria reakcií, aby sa identifikovala a zmerala expresia každého génu s výskytom rôznych farieb podľa množstva exprimovaného génu. Výsledky z mikročipu sa využívajú pri tvorbe profilu génovej expresie, ktorý sa môže použiť na identifikáciu rôznych chorobných stavov.

Čo je sekvenovanie nasledujúcej generácie?

Sekvenovanie novej generácie (NGS) je pokročilá metóda genetického sekvencovania. Jeho princíp je podobný princípu Sangerovho sekvencovania, ktoré závisí od kapilárnej elektroforézy. V NGS je genómové vlákno fragmentované a ligované do templátového vlákna. Bázy každého vlákna sú identifikované emitovanými signálmi počas jeho ligačného procesu. Pri Sangerovom postupe sekvenovania sú zahrnuté tri samostatné kroky, sekvenovanie, separácia a detekcia. Vďaka týmto samostatným krokom je automatizácia prípravy vzorky obmedzená na priepustnosť. V NGS sa táto technika vyvinula pomocou sekvenovania založeného na poli s kombináciou krokov postupu Sangerovho sekvenovania, ktoré môžu spôsobiť paralelné paralelné uskutočnenie miliónov reakčných sérií; výsledkom je vysoká rýchlosť a priechodnosť pri nízkych nákladoch.

Obrázok 02: Vývoj v NGS

NGS sa skladá z troch krokov; príprava knižnice (tvorba knižníc s použitím náhodnej fragmentácie DNA), amplifikácia (amplifikácia knižnice pomocou klonálnej amplifikácie a PCR) a sekvenovanie. Procesy genómového sekvenovania, ktoré sa vykonávajú extrémne dlhú dobu pomocou postupu Sangerovho sekvenovania, by sa mohli dokončiť v priebehu niekoľkých hodín pomocou NGS..

Aká je podobnosť medzi mikročipom a sekvenciou nasledujúcej generácie?

• Sekvencie Microarray a Next Generation Sequencing sú vyvíjané pomocou sekvencovania založeného na poli.

Aký je rozdiel medzi mikročipom a sekvenciou nasledujúcej generácie?

Microarray verzus next Generation Sequencing
Microarray je súbor mikroskopických škvŕn DNA pripojených k pevnému povrchu, ktorý sa používa na súčasné meranie hladín expresie veľkého počtu génov..	NGS (Next-generation sequining) je vysoko výkonná technológia sekvenovania DNA založená na technológii Non-Sanger, ktorá umožňuje paralelné sekvenovanie miliónov alebo miliárd DNA reťazcov..
Interakcie s antigénom
Microarray je založený na hybridizácii, ktorá sa skladá zo súboru známych cieľov.	NGS je založený na syntéze, ktorá využíva DNA polymerázu na zabudovanie nukleotidov a je nezávislý od predtým vybraných cieľov.

Zhrnutie - Microarray vs Next Generation Sequencing

V kontexte výskumu sa sekvenovanie DNA stalo dôležitým urýchľovačom. Je široko používaný v biotechnológii, lekárskej diagnostike a forenzných štúdiách. Vyvinula sa a vyvinula sa na účinnejšie a rýchlejšie postupy sekvencovania. Microarrays a NGS sú dve pokročilé techniky sekvenovania DNA. Obe sa vyvíjajú pomocou sekvencovania založeného na poli. Technika Microarray sa spolieha na hybridizáciu, zatiaľ čo NGS je založená na syntéze, ktorá využíva DNA polymerázu na začlenenie nukleotidov. Toto je hlavný rozdiel medzi sekvenciami Microarray a Next Generation Sequencing.

Stiahnite si verziu Microarray vo formáte PDF verzus postupné generovanie

Môžete si stiahnuť verziu tohto článku vo formáte PDF a použiť ju na účely offline podľa citácie. Stiahnite si verziu PDF tu Rozdiel medzi mikročipom a sekvenciou nasledujúcej generácie

Referencie:

1.Behjati, Sam a Patrick S. Tarpey. „Čo je sekvenovanie novej generácie?“ Archívy chorôb v detstve. Education and Practice Edition, BMJ Publishing Group, december 2013, k dispozícii tu. Prístup k 23. augustu 2017
2. Bumgarner, Roger. „Prehľad mikročipov DNA.“ Aktuálne protokoly v molekulárnej biológii, John Wiley and Sons Inc., 9. februára 2016, k dispozícii tu. Prístup k 23. augustu 2017.
3. „DNA Microarray Technology“. Národný inštitút pre výskum ľudského genómu (NHGRI), k dispozícii tu. Prístup k 23. augustu 2017.

S láskavým dovolením:

1. „DNA microarray“ od Guillaume Paumier (užívateľ: guillom) - vlastná práca (CC BY-SA 3.0) cez Commons Wikimedia
2. „Vývoj v sekvenovaní ďalšej generácie“ Autor: Nederbragt, Lex (2012) - (CC BY 3.0) prostredníctvom Commons Wikimedia