Հիմնական տարբերություն – NGS vs Sanger Sequencing
Հաջորդ սերնդի հաջորդականությունը (NGS) և Sanger Sequencing-ը ժամանակի ընթացքում մշակված նուկլեոտիդների հաջորդականության երկու տեսակ են: Sanger Sequencing մեթոդը լայնորեն կիրառվում էր երկար տարիներ, և NGS-ը փոխարինեց այն վերջերս՝ շնորհիվ իր առավելությունների: NGS-ի և Sanger Sequencing-ի հիմնական տարբերությունն այն է, որ NGS-ն աշխատում է միլիոնավոր հաջորդականությունների հաջորդականության սկզբունքով` միաժամանակ արագորեն հաջորդականացման համակարգի միջոցով, մինչդեռ Sanger Sequencing-ը աշխատում է շղթայի ավարտի սկզբունքի վրա՝ ԴՆԹ պոլիմերազային ֆերմենտի կողմից դիդեօքսինուկլեոտիդների ընտրովի ընդգրկման պատճառով: ԴՆԹ-ի վերարտադրության և արդյունքում բեկորների բաժանման ընթացքում մազանոթային էլեկտրոֆորեզով:
Ի՞նչ է նուկլեոտիդային հաջորդականությունը:
Գենետիկական տեղեկատվությունը պահվում է օրգանիզմի ԴՆԹ-ի կամ ՌՆԹ-ի նուկլեոտիդային հաջորդականություններում: Տվյալ հատվածում (գենում, գեների կլաստերում, քրոմոսոմում և ամբողջական գենոմում) նուկլեոտիդների ճիշտ կարգի որոշման գործընթացը (օգտագործելով չորս հիմք) հայտնի է որպես նուկլեոտիդային հաջորդականություն։ Շատ կարևոր է գենոմիկայի, դատաբժշկական, վիրուսաբանության, կենսաբանական համակարգային, բժշկական ախտորոշման, կենսատեխնոլոգիայի և շատ այլ ոլորտներում գեների կառուցվածքն ու գործառույթը վերլուծելը: Կան տարբեր տեսակի հաջորդականության մեթոդներ, որոնք մշակվել են գիտնականների կողմից: Դրանցից 1977 թվականին Ֆրեդերիկ Սանգերի կողմից մշակված Սանգերի հաջորդականությունը լայնորեն օգտագործվում և տարածված էր երկար ժամանակ, մինչև հաջորդ սերնդի հաջորդականությունը փոխարինեց այն:
Ի՞նչ է NGS-ը:
Հաջորդ սերնդի հաջորդականությունը (NGS) տերմին է, որն օգտագործվում է ժամանակակից բարձր թողունակության հաջորդականության գործընթացներին վերաբերելու համար: Այն նկարագրում է մի շարք տարբեր ժամանակակից հաջորդականության տեխնոլոգիաներ, որոնք հեղափոխություն են կատարել գենոմային ուսումնասիրությունների և մոլեկուլային կենսաբանության մեջ:Այդ տեխնիկան է Illumina հաջորդականությունը, Roche 454 հաջորդականությունը, Ion Proton-ի հաջորդականությունը և SOLiD (SOLiD-ի (Sequencing by Oligo Ligation Detection) հաջորդականությունը: NGS համակարգերն ավելի արագ և էժան են: NGS համակարգերում օգտագործվում են ԴՆԹ-ի հաջորդականության չորս հիմնական մեթոդներ, մասնավորապես. pyrosequencing, sequencing ըստ սինթեզի, sequencing ըստ ligation եւ ion կիսահաղորդչային sequencing. ԴՆԹ-ի կամ ՌՆԹ-ի մեծ թվով շղթաներ (միլիոնավոր) կարելի է զուգահեռաբար հաջորդականացնել: Այն թույլ է տալիս օրգանիզմների ամբողջ գենոմի հաջորդականությունը կարճ ժամանակահատվածում, ի տարբերություն Sanger հաջորդականության, որն ավելի շատ ժամանակ է պահանջում:
NGS-ը շատ առավելություններ ունի սովորական հաջորդականության Sanger մեթոդի համեմատ: Դա բարձր արագությամբ, ավելի ճշգրիտ և ծախսարդյունավետ գործընթաց է, որը կարող է իրականացվել փոքր նմուշի չափով: NGS-ը կարող է օգտագործվել մետագենոմիական ուսումնասիրություններում, առանձին գենոմի մեջ ներդիրների և ջնջումների պատճառով տատանումների հայտնաբերման և գեների արտահայտությունների վերլուծության մեջ:
Նկար_1. NGS հաջորդականության զարգացումներ
Ի՞նչ է Sanger Sequencing?
Sanger Sequencing-ը հաջորդականության մեթոդ է, որը մշակվել է Ֆրեդերիկ Սանգերի և նրա գործընկերների կողմից 1977 թվականին՝ որոշելու տվյալ ԴՆԹ-ի հատվածի նուկլեոտիդների ճշգրիտ կարգը: Այն նաև հայտնի է որպես շղթայի ավարտման հաջորդականություն կամ Dideoxy sequencing: Այս մեթոդի աշխատանքի սկզբունքը շղթայի սինթեզի դադարեցումն է ԴՆԹ-ի վերարտադրման ընթացքում ԴՆԹ պոլիմերազի կողմից ԴՆԹ-ի պոլիմերազի կողմից ԴՆԹ-ի վերարտադրման ժամանակ շղթայի ավարտող դիօքսինուկլեոտիդների (ddNTPs), ինչպիսիք են ddGTP, ddCTP, ddATP և ddTTP, ընտրովի ներառմամբ: Նորմալ նուկլեոտիդներն ունեն 3' OH խմբեր՝ հարակից նուկլեոտիդների միջև ֆոսֆոդիստերային կապի ձևավորման համար՝ շղթայի ձևավորումը շարունակելու համար: Այնուամենայնիվ, ddNTP-ները չունեն այս 3' OH խումբը և չեն կարողանում ֆոսֆոդիստերային կապեր ձևավորել նուկլեոտիդների միջև: Այսպիսով, շղթայի երկարացումը դադարում է:
Այս մեթոդում հաջորդականացվող միաշղթա ԴՆԹ-ն ծառայում է որպես in vitro ԴՆԹ-ի սինթեզի ձևանմուշ:Այլ պահանջներ են օլիգոնուկլեոտիդային այբբենարանը, դեզօքսինուկլեոտիդային պրեկուրսորները և ԴՆԹ պոլիմերազային ֆերմենտը: Երբ հայտնի են թիրախի բեկորի կողային ծայրերը, այբբենարանները հեշտությամբ կարող են նախագծվել ԴՆԹ-ի վերարտադրության համար: Չորս առանձին խողովակներում կատարվում են ԴՆԹ-ի սինթեզի չորս առանձին ռեակցիաներ: Յուրաքանչյուր խողովակ ունի առանձին ddNTP-ներ՝ այլ պահանջների հետ միասին: Կոնկրետ նուկլեոտիդից ավելացվում են dNTP-ների և ddNTP-ների խառնուրդ: Նմանապես, չորս առանձին ռեակցիաներ են կատարվում չորս խողովակներում, չորս խառնուրդներով: Ռեակցիաներից հետո կատարվում է ԴՆԹ-ի բեկորների հայտնաբերում և բեկորների օրինաչափության վերածում հաջորդականության տեղեկատվության։ Ստացված ԴՆԹ-ի բեկորները ջերմային ձևափոխվում և առանձնացված են գելային էլեկտրոֆորեզով: Եթե օգտագործվում են ռադիոակտիվ նուկլեոտիդներ, ապա պոլիակրիլամիդ գելի մեջ կապող օրինաչափությունը կարելի է պատկերացնել ավտոռադիոգրաֆիայի միջոցով: Երբ այս մեթոդը օգտագործում է լյումինեսցենտային հատկորոշված դիդեօքսինուկլեոտիդներ, այն կարող է մեղմացնել ընթերցված գելը և անցնել լազերային ճառագայթով, որպեսզի հայտնաբերվի լյումինեսցենտային դետեկտորի կողմից:Սխալներից խուսափելու համար, որոնք կարող են առաջանալ, երբ հաջորդականությունը կարդացվում է աչքով և ձեռքով մուտքագրվում համակարգիչ, այս մեթոդը վերածվեց համակարգչի հետ զուգակցված ավտոմատ հաջորդականության օգտագործման:
Սա այն մեթոդն է, որն օգտագործվում է Մարդու գենոմի նախագծից ԴՆԹ-ի հաջորդականության համար: Այս մեթոդը դեռ օգտագործվում է առաջադեմ փոփոխություններով, քանի որ այն տալիս է ճշգրիտ հաջորդականության տեղեկատվություն՝ չնայած թանկ և դանդաղ գործընթաց է:
Նկար_2. Սանգերի հաջորդականություն
Ո՞րն է տարբերությունը NGS-ի և Sanger Sequencing-ի միջև:
NGS vs Sanger Sequencing |
|
| Հաջորդ սերնդի հաջորդականությունը (NGS) վերաբերում է ժամանակակից բարձր թողունակության հաջորդականության գործընթացներին: Այն նկարագրում է մի շարք տարբեր ժամանակակից հաջորդականության տեխնոլոգիաներ | Sanger Sequencing-ը հաջորդականության մեթոդ է, որը մշակվել է Ֆրեդերիկ Սանգերի կողմից՝ որոշելու տվյալ ԴՆԹ-ի հատվածի նուկլեոտիդների ճշգրիտ կարգը: |
| Ծախսերի արդյունավետություն | |
| NGS-ն ավելի էժան գործընթաց է, քանի որ այն նվազեցնում է ժամանակը, մարդկային ուժը և քիմիական նյութերը: | Սա ծախսատար գործընթաց է, քանի որ այն պահանջում է ժամանակ, մարդկային ուժ և ավելի շատ քիմիական նյութեր: |
| Արագություն | |
| Սա ավելի արագ է, քանի որ ինչպես քիմիական հայտնաբերումը, այնպես էլ բազմաթիվ շղթաների ազդանշանի հայտնաբերումը տեղի են ունենում զուգահեռ: | Սա ժամանակատար է, քանի որ քիմիական հայտնաբերումը և ազդանշանի հայտնաբերումը տեղի են ունենում որպես երկու առանձին գործընթացներ և միայն շղթայի վրա կարող են միաժամանակ կարդալ: |
| Հուսալիություն | |
| NGS-ը հուսալի է։ | Sanger հաջորդականությունը պակաս հուսալի է |
| Նմուշի չափ | |
| NGS-ը պահանջում է ավելի քիչ քանակությամբ ԴՆԹ: | Այս մեթոդին անհրաժեշտ է մեծ քանակությամբ կաղապարային ԴՆԹ: |
| ԴՆԹ հիմքեր յուրաքանչյուր հաջորդական հատվածի համար | |
| ԴՆԹ-ի հիմքերի քանակը հաջորդականացված հատվածի համար ավելի քիչ է, քան Սանգերի մեթոդը | Գեներացնող հաջորդականություններն ավելի երկար են, քան NGS հաջորդականությունները: |
Ամփոփում – NGS vs Sanger Sequencing
NGS-ը և Sanger Sequencing-ը նուկլեոտիդային հաջորդականության տեխնիկա են, որոնք լայնորեն օգտագործվում են մոլեկուլային կենսաբանության մեջ: Sanger sequencing-ը վաղ հաջորդականության մեթոդ է, որը փոխարինվել է NGS-ով: NGS-ի և Sanger Sequencing-ի հիմնական տարբերությունն այն է, որ NGS-ը բարձր արագությամբ, ավելի ճշգրիտ և ծախսարդյունավետ գործընթաց է, քան Sanger-ի հաջորդականությունը:Երկու տեխնիկան էլ մեծ բռնկումներ ստեղծեցին գենետիկայի և կենսատեխնոլոգիայի բնագավառներում:
