4.13

تسلسل الجيل القادم

90.9K views03:01 min

تسلسل الجيل التالي هو الاسم الجماعي لمجموعة من التقنيات التي يمكن أن تسهل التوليد السريع نسبيا لبيانات التسلسل من العديد من الأنواع المختلفة ، أو من مجموعات من الأفراد.

يمكن استخدام هذه البيانات في علم الوراثة السكانية أو الدراسات السريرية على نطاق واسع ، وهذه التقنيات أسرع وأكثر فعالية من حيث التكلفة من طرق التسلسل التقليدية.

هناك العديد من طرق تسلسل الجيل التالي ، ولكن يمكن القول إن أكثرها شيوعا هو تسلسل الإنهاء القابل للعكس. وتشمل الأنواع الأخرى الترويج والتسلسل عن طريق الربط.

في تسلسل المنهي القابل للانعكاس - يتم تقطيع الحمض النووي الجيني النقي أولا إلى أجزاء أصغر من 100-1000 زوج أساسي. ثم يتم ربط المحولات الخاصة - وهي تسلسلات قليلة النوكليوتيدات مع مواقع أولية - على طرفي شظايا الحمض النووي هذه.

ثم يتم تحميل شظايا الحمض النووي أحادية الشريطة على شريحة متخصصة تسمى خلية التدفق المطلية مسبقا بتسلسلات قليلة النوكليوتيدات القصيرة المكملة لتسلسلات المحول. ترتبط شظايا الحمض النووي بالرقاقة من خلال محولاتها.

في مرحلة التضخيم ، يتم بعد ذلك استخدام بوليميراز الحمض النووي لتصنيع خيط الحمض النووي التكميلي. يتم تغيير طبيعة الحمض النووي المزدوج الذي تقطعت به السبل ، ويتم غسل القالب الأصلي.

ثم ينحني الخيط التكميلي المتبقي ويشكل هيكلا يشبه الجسر باستخدام المحول الثاني على الطرف الآخر.

يمكن بعد ذلك لبوليميراز الحمض النووي تصنيع خيط تكميلي لحبلا الحمض النووي المنحني - وهي عملية تسمى تضخيم الجسر.

تم تغيير طبيعة الجسر المزدوج الذي تقطعت به السبل مرة أخرى لتوليد حمض نووي خطي أحادي الشريطة ، والذي يمكن أن يصنع لاحقا جسورا جديدة على الشريحة.

يواصل بوليميراز الحمض النووي هذه الدورات من تضخيم الجسور ، حيث يقوم بتجميع آلاف النسخ من جزء الحمض النووي وينتج عنه تكوين مجموعات نسيلية.

ثم يتم غسل جميع الخيوط التكميلية العكسية من الرقاقة ، مع ترك خيوط الحمض النووي الأمامية فقط ثابتة على الشريحة.

يبدأ تفاعل التسلسل بإضافة DNA Polymerase dNTPs المعدلة الموسومة بأربعة ملصقات فلورية مختلفة. تحتوي dNTPs هذه أيضا على جزء حجب 3 بوصات ، يسمى المنهي القابل للانعكاس ، والذي يسمح فقط بإضافة dNTP واحد في كل مرة.

بعد كل جولة من إضافة dNTP إلى الخيط المتنامي ، يتم تصوير الرقاقة ، ويتم استخدام الطول الموجي للانبعاث من كل مجموعة DNA لتحديد القاعدة.

يتم استخدام تسلسل الصور الفلورية لخلية التدفق التي تم التقاطها بعد كل إضافة dNTP لتحديد تسلسل شظايا الحمض النووي.

Overview

Loading...

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

كلف أول مشروع لتسلسل الجينوم البشري 2.7 مليار دولار، وتم الإعلان عن اكتماله في عام 2003، بعد 15 عامًا من التعاون الدولي والتآزر بين العديد من فرق البحث ووكالات التمويل. واليوم، ومع ظهور تقنيات التسلسل من الجيل التالي، انخفضت تكلفة ووقت تحديد تسلسل الجينوم البشري بأكثر من 100 ضعف.

طرق تسلسل الجيل التالي

على الرغم من أن جميع أساليب الجيل التالي تستخدم تقنيات مختلفة، إلا أنها تشترك جميعها في مجموعة من الميزات القياسية. يسمح تسلسل الجيل التالي بالتسلسل المتوازي لملايين أجزاء الحمض النووي بدلاً من طرق التسلسل التقليدية. يتم أولاً تجزئة الحمض النووي الجينومي النقي إلى أجزاء أصغر لإنشاء مكتبة التسلسل. يتم بعد ذلك تضخيم مكتبة الحمض النووي هذه لاستخدامها في تفاعلات التسلسل الفعلية. بينما تستخدم طريقة التسلسل المنهي القابل للعكس dNTPs الفلورسنت مع المنهي القابل للعكس كعنصر حاسم في تفاعل التسلسل، يستخدم التسلسل الحراري البيروفوسفات المنطلق بعد إضافة كل نيوكليوتيد. يتم تخصيص هذا البيروفوسفات لتفاعل توليد الضوء بواسطة إنزيم اليراع لوسيفيراز، والذي يمكن اكتشافه بعد ذلك. ومن ثم، تعمل كلتا الطريقتين على مبدأ "التسلسل عن طريق التخليق". ومن ناحية أخرى، تعتمد طرق "التسلسل عن طريق الالربط" على خصوصية وحساسية روابط الحمض النووي تجاه الاقتران القاعدي غير المتطابق لفك تشفير تسلسل النيوكليوتيدات لجزء من الحمض النووي. .

تطبيق تسلسل الجيل القادم

لا يتم تطبيق أساليب تسلسل الجيل التالي فقط على تسلسل الجينوم الكامل. غالبًا ما يتم استخدامها في مجال التشخيص السريري، وعلم الوراثة، وعلم الميتاجينوم، وعلم الأوبئة، وعلم النسخ. تتمتع تقنيات التسلسل من الجيل التالي أيضًا بالقدرة على تطبيقها في الطب الشخصي لتسريع الاكتشاف والتدخل المبكر لبعض الاضطرابات، بما في ذلك السرطان.

Transcript

Loading...

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تسلسل الجيل التالي هو الاسم الجماعي لمجموعة من التقنيات التي يمكن أن تسهل التوليد السريع نسبيا لبيانات التسلسل من العديد من الأنواع المختلفة ، أو من مجموعات من الأفراد.

يمكن استخدام هذه البيانات في علم الوراثة السكانية أو الدراسات السريرية على نطاق واسع ، وهذه التقنيات أسرع وأكثر فعالية من حيث التكلفة من طرق التسلسل التقليدية.

هناك العديد من طرق تسلسل الجيل التالي ، ولكن يمكن القول إن أكثرها شيوعا هو تسلسل الإنهاء القابل للعكس. وتشمل الأنواع الأخرى الترويج والتسلسل عن طريق الربط.

في تسلسل المنهي القابل للانعكاس - يتم تقطيع الحمض النووي الجيني النقي أولا إلى أجزاء أصغر من 100-1000 زوج أساسي. ثم يتم ربط المحولات الخاصة - وهي تسلسلات قليلة النوكليوتيدات مع مواقع أولية - على طرفي شظايا الحمض النووي هذه.

ثم يتم تحميل شظايا الحمض النووي أحادية الشريطة على شريحة متخصصة تسمى خلية التدفق المطلية مسبقا بتسلسلات قليلة النوكليوتيدات القصيرة المكملة لتسلسلات المحول. ترتبط شظايا الحمض النووي بالرقاقة من خلال محولاتها.

في مرحلة التضخيم ، يتم بعد ذلك استخدام بوليميراز الحمض النووي لتصنيع خيط الحمض النووي التكميلي. يتم تغيير طبيعة الحمض النووي المزدوج الذي تقطعت به السبل ، ويتم غسل القالب الأصلي.

ثم ينحني الخيط التكميلي المتبقي ويشكل هيكلا يشبه الجسر باستخدام المحول الثاني على الطرف الآخر.

يمكن بعد ذلك لبوليميراز الحمض النووي تصنيع خيط تكميلي لحبلا الحمض النووي المنحني - وهي عملية تسمى تضخيم الجسر.

تم تغيير طبيعة الجسر المزدوج الذي تقطعت به السبل مرة أخرى لتوليد حمض نووي خطي أحادي الشريطة ، والذي يمكن أن يصنع لاحقا جسورا جديدة على الشريحة.

يواصل بوليميراز الحمض النووي هذه الدورات من تضخيم الجسور ، حيث يقوم بتجميع آلاف النسخ من جزء الحمض النووي وينتج عنه تكوين مجموعات نسيلية.

ثم يتم غسل جميع الخيوط التكميلية العكسية من الرقاقة ، مع ترك خيوط الحمض النووي الأمامية فقط ثابتة على الشريحة.

يبدأ تفاعل التسلسل بإضافة DNA Polymerase dNTPs المعدلة الموسومة بأربعة ملصقات فلورية مختلفة. تحتوي dNTPs هذه أيضا على جزء حجب 3 بوصات ، يسمى المنهي القابل للانعكاس ، والذي يسمح فقط بإضافة dNTP واحد في كل مرة.

بعد كل جولة من إضافة dNTP إلى الخيط المتنامي ، يتم تصوير الرقاقة ، ويتم استخدام الطول الموجي للانبعاث من كل مجموعة DNA لتحديد القاعدة.

يتم استخدام تسلسل الصور الفلورية لخلية التدفق التي تم التقاطها بعد كل إضافة dNTP لتحديد تسلسل شظايا الحمض النووي.

Explore More Videos

Next Generation Sequencing

Sequencing by Synthesis

Sequencing by Ligation

Reversible Terminator

DNA Library Preparation

Whole Genome Sequencing

Clinical Diagnostics

Personalized Medicine