Biotechnologia.pl
łączymy wszystkie strony biobiznesu
Sekwencjonowanie nowej generacji coraz częstszym gościem w laboratoriach
17.12.2014 , Tagi: NGS
Sekwencjonowanie nowej generacji coraz częstszym gościem w laboratoriach
Od dłuższego czasu w świecie biotechnologii, a w szczególności w przypadku metod do identyfikacji zmian w genach, dużo słyszy się o sekwencjonowaniu. Wszystko rozpoczęło się od opublikowania wstępnej , niekompletnej wersji sekwencji ludzkiego genomu w 2001 roku. Od tego momentu nastąpił gwałtowny rozwój w genomice, w tym również w metodach sekwencjonowania. Czym właściwie jest sekwencjonowanie? Najprościej ujmując jest to technika odczytywania sekwencji, czyli kolejnych nukleotydów w cząsteczce DNA. Najbardziej innowacyjna metoda odczytywania sekwencji jest Sekwencjonowanie Nowej Generacji (NGS, ang. Next Generation Sequencing), które w obecnym czasie podbija Polskie laboratoria. Wprowadzenie metod NGS było wielkim przełomem, który zrewolucjonizował świat technik biologii molekularnej. Jak szybko sekwencjonowanie stanie się standardem w pracy biotechnologa? Nie wiadomo, ale z pewnością stanie się to w niedalekiej przyszłości. NGS stanie się niezbędnym narzędziem w rozpoznawaniu chorób dziedzicznych i doborze odpowiedniej farmakoterapii.

 

Na czym polega NGS?

NGS jako jedna z najnowocześniejszych technik biologii molekularnej posiada szeroki wachlarz zastosowań. Obecnie jest ona wykorzystywana do sekwencjonowania genomów i transkryptomów, badania interakcji białko–DNA/RNA, sprawdzania stopnia metylacji, a także do badan metagenomowych.

Przebieg sekwencjonowania nowej generacji podzielić można na trzy główne etapy. Pierwszym z nich jest izolacja i stworzenie biblioteki DNA, kolejnym amplifikacja matrycy, zaś ostatnim masowe równoległe sekwencjonowanie.  Obecnie na rynku istnieje kilka komercyjnie dostępnych platform do sekwencjonowania, m.in. Illumina, Roche454, SOLiD, IonTorrent oraz Pacific Biosciences. Cechami wspólnymi każdej z nich są izolacja DNA i tworzenie biblioteki jednoniciowych DNA. Kolejne etapy sekwencjonowania różnią się w zależności od wybranej platformy. Każda z nich ma inne przeznaczenie i poszczególne parametry techniczne (szczegóły dostępne u producentów).

Zastosowanie NGS do celów diagnostycznych

Przykładem dowodzącym przydatności zastosowania technik NGS w celach diagnostycznych jest detekcja zespołu Alporta. Zespół Alporta cechuje się postępującym zaburzeniem funkcjonowania nerek, zaburzeniami w narządzie słuchu, a także uszkodzeniami oczu. Jest chorobą dziedziczną kolagenu typu IV, będącego głównym składnikiem błony podstawnej. Dziedziczenie tego schorzenia może wystąpić w sposób dominujący w sprzężeniu z chromosomem X i w sposób autosomalny recesywny. Diagnostyka zespołu Alporta za pomocą konwencjonalnych technik (DHPLC, sekwencjonowanie Sangera) jest długotrwała i kosztowna. Zwykle zajmuje ona kilka miesięcy i jest utrudniona w sytuacji, gdy nie ma wystarczających informacji dotyczących rodowodu pacjenta. Trudność i czasochłonność diagnostyki jest spowodowane brakiem gorących miejsc (ang. Hot spots) i dużą liczbą egzonów poszczególnych genów, w których mutacje skutkują wystąpieniem choroby. Ograniczenia te są eliminowane dzięki zastosowaniu technik NGS, które umożliwiają szybką detekcję mutacji u pacjentów. Technika ta pozwala na jednoczesne wykrywanie wszystkich możliwych wariantów w wybranych genach.

Gdzie szukać wsparcia?

Zapewne NGS i jego rozwój stanowi przyszłość biologii molekularnej, genomiki oraz medycyny. Niesie ono ze sobą wiele możliwości, mnogość zastosowań oraz przełom w sposobach diagnostyki i późniejszego leczenia schorzeń. Wszystkie metody sekwencjonowania nowej generacji są bardzo wydajne w dostarczaniu surowych danych. Problemem jest jednak analiza informacji uzyskanych bezpośrednio z sekwencjonowania. Proces ten wymaga użycia odpowiednich programów, wydajnych komputerów i przede wszystkim pracy bioinformatyków, którzy potrafią te dane właściwie zanalizować, wysunąć poprawne wnioski i wykorzystać do planowania dalszych badan. Istnieją w Polsce profesjonalne firmy świadczące usługi analizowania danych pochodzących  bezpośrednio z NGS. Jedna z nich jest VitaInSilica Sp. z o. o. (http: //www.vitainsilica.pl/). VitaInSilica jest firmą bioinformatyczną świadczącą usługi analizy danych pochodzących z sekwencjonowania nowej generacji, danych biomedycznych i rozwoju oprogramowania naukowego. Oferujemy naszym Klientom szeroką wiedze i doświadczenie w wykorzystaniu narzędzi bioinformatycznych do pokonywania różnych wyzwań pojawiających się w ich badaniach naukowych. Pomagamy naszym Klientom podnieść wartość badań naukowych, co pozwala na publikacje w lepszych czasopismach.

Jeśli w swoich badaniach napotkałeś na problem bioinformatyczny, to skontaktuj się z nami.

 

Anna Czerwoniec, Kaja Milanowska

Źródła

Źródło: WPROWADZENIE DO SEKWENCJONOWANIA NOWEJ GENERACJI (NGS). Agnieszka Fatalska, Anna Czerwoniec, Joanna Kasprzak, Kaja Milanowska, Anna Philips, Tomasz Puton. VitaInSilica Sp. z o. o. , Krzemowa 1, Złotniki , 62-002 Suchy Las, Polska, office@vitainsilica.pl, Acta Mygenica, nr 5, str. 20, 2014.

KOMENTARZE
Newsletter