توالی یابی DNA جزء مهمترین تکنولوژی های قرن حاضر بوده و همچنان در حال پیشرفت است . در ابتدا با به کار گیری روش Sanger Sequencing قدم بر شناخت بهتر ژنوم انسان برداشته شد. اما با توسعه ی این فناوری ها ، نسل جدید توالی یابی ، تغییر و تحولی عظیم در دنیای ژنومیکس پدید آورد.
Next Generation Sequencing تکنولوژی نوینی است که در دهه های اخیر باعث پیشرفت های خیره کننده ای در علم ژنتیک و علوم پزشکی در جهت تشخیص بیماری های ژنتیکی، اپی ژنتیک، شناسایی تنوعات ساختاری و فارماکوژنومیکس شده است.
روش NGS شامل آماده سازی اولیه، قطعه قطعه کردن ژنوم مورد نظر، توالی یابی تصویر برداری، سر هم کردن قطعات توالی یابی شده و آنالیز داده ها می شود. این فناوری با به کارگیری پلترفرم هایی ، میلیون ها قطعه DNA را در موقعیت های جدا از هم ثابت کرده و به آنالیز می پردازد . بنابراین هزاران ژنوم به طور موازی توالی یابی خواهند شد. همچنین این تکنیک بسیار انعطاف‌پذیر بوده و می‌تواند برای تمام انواع و اندازه‌های مختلف ژنوم، از ویروس تا انسان به کار رود.
مزیت های روش نسل جدید توالی یابی
NGS طیف وسیع تری از جهش ها را نسبت به توالی یابی سنگر ثبت می کند
طیف تغییرات DNA در ژنوم انسان شامل تغییرات پایه کوچک (جایگزینی)، درج و حذف DNA، حذف ژنومی بزرگ اگزون ها و بازآرایی هایی مانند وارونگی و جابجایی است که توالی یابی سنتی سنگر به کشف جایگزینی ها و درج ها و حذف های کوچک محدود می شود.
برای جهش‌های باقی‌مانده، اغلب سنجش‌های اختصاصی مانند تکنیک FISH برای کاریوتایپینگ معمولی، یا CGH برای تشخیص تغییرات تعداد کپی کروموزومی زیر میکروسکوپی مانند حذف‌های کوچک انجام می شود. با این حال، این داده‌ها را می‌توان مستقیماً از داده‌های توالی‌یابی NGS نیز استخراج کرد و نیاز به سنجش‌های اختصاصی را در حین جمع‌آوری طیف کامل تنوع ژنومی در یک آزمایش منفرد برطرف کرد.
- بررسی دقیق توالی های هدف و کاندیدای بیماری زایی در بیماری های چند ژنی
- توالی یابی نمونه های سرطانی برای بررسی جهش های نادر سوماتیکی
- روش تشخیصی بیماری های ژنتیکی هتروژن، چندژنی و نادر با علل ناشناخته
- توالی یابی کامل ژنوم یک انسان در یک روز
- آماده سازی آسانتر، ارزانتر و سریعتر نمونه
- عدم نیاز به تولید کتابخانه‌های DNA در باکتری ها
زمینه های تحقیق نسل جدید توالی یابی
- توالی یابی کل ژنوم Whole Genome Sequencing: این روش توالی کامل DNA انسان شامل نواحی کدکننده وغیرکدکننده را مشخص می کند و حاوی DNA هسته و میتوکندری می باشد. نقطه قوت این روش توانایی تشخیص اختلالات کل ژنوم از جمله جایگزینی نوکلئوتیدی، حذف، اضافه، مضاعف شدگی، تغییر در تعداد تکرارهای یک ژن یا اگزون و واژگونی است.
- توالی یابی اگزوم Exome Sequencing: توالی یابی نواحی کدکننده ژنوم انسان اتفاق می افتد. این روش قادر به شناسایی جهش های نقطه ای و حذف و مضاعف شدگی های کوچک می باشد.
- روش توالی یابی هدفدار Targeted Gene Sequencing: توالی یابی ژن های محدودی که معمولا مربوط به بیماری خاصی باشند انجام می گیرد مانند پانل ناشنوایی
- Hotspot Sequencing: فقط نواحی از یک ژن که محل وقوع جهش های متعدد و مکرر است تعیین توالی می شود.
کاربرد توالی یابی نسل جدید
- تشخیص و درمان سرطان
تکنیک NGS به دلیل انبوه سازی مستقل و تعیین توالی میلیون ها قطعه DNA مختلف از هر نمونه ، قادر خواهد بود که تغییرات ژنتیکی مرتبط با سرطان را که در کسر کوچکی از سلول های آزمایش شده رخ می دهند را با دقت زیاد اندازه گیری کند. - تشخیص ژنتیکی پیش از لانه گزینی
نسل جدید توالی یابی امکان تشخیص کروموزومی را به صورت کلی فراهم آورده است. امروزه از این تکنیک برای شناسایی آنیوپلوییدی و بازآرایی های کروموزومی نامتعادل پس از نمونه برداری از بلاستوسیست استفاده میشود. در این نمونه برداری چندین سلول را به طور همزمان مورد تجزیه و تحلیل قرا می دهند و محدودیت وجود توالی های پراکنده را در بر نخواهد داشت. - شناسایی جهش های مرتبط با بیماری های ژنتیکی
به دلیل توان توالی یابی ژن های بسیار بزرگ و حتی کوچکتر ، این تکنیک برای تشخیص جهش های بیماری های ژنتیکی مورد استفاده قرار می گیرد . پوشش دهی گسترده حساسیت تشخیص جهش سبب ارجحیت این روش نسبت به روش های فعلی شده است. - تشخیص جهش های موزاییکی
جهش های موزائیک به عنوان یک رویداد پس از لقاح به دست می آیند و در نتیجه با فرکانس متغیر در سلول ها و بافت های یک فرد ظاهر می شوند. توالی یابی NGS خوانش بسیار حساس تری را فراهم می کند و بنابراین می تواند برای شناسایی تغییرات موزاییکی مورد استفاده قرار گیرد. - فارماکوژنومیکس
تنوع ژنتیکی نقش کلیدی در واکنش نامساعد به دارو یا در قدرت تاثیر دارو بر بیماری و درمان آن بازی می کند. این روش امکان شناسایی انواع مارکرهای ژنتیکی دخیل در پاسخ دارو را فراهم می کند. - شناسایی تنوعات ساختاری در ژنوم
تنوعات ساختاری (Structural Variations) شامل تنوعات تعداد تکرار (CNVs)، واژگونی و سایر بازآرایی های کروموزومی است که سبب تغییر در تعداد تکرارها نمی شوند . شایعترین CNV ها ، پلی مورفیسم ها هستند که از علل عقب ماندگی ذهنی محسوب می شوند. روش NGS هر دو نوع بازآرایی متعادل و نامتعادل را شناسایی می کند. مزایای این روش نسبت به باقی روش ها وضوح بالاتر و همبستگی بیشتر ژنوتیپ-فنوتیپ می باشد.
مطالب مرتبط: روش های مختلف استخراج RNA از سلول و بافت – سنتز cDNA از RNA استخراج شده از سلول و بافت
خدمات مرتبط: استخراج RNA و DNA سنتز cDNA ، طراحی پرایمر ، انجام تکنیک Real time PCR
