Наука

Технологии секвенирования нового поколения на переднем крае современных геномных исследований

Высочайшая производительность, скорость и масштабируемость технологий NGS позволяют учёным исследовать биологические системы на недосягаемом ранее уровне. С использованием капиллярных секвенаторов проект "Геном человека" обошёлся в 3 млрд. долларов и длился более 10 лет. Для сложных геномных исследований нашего времени необходима производительность, которая выходит за рамки возможностей традиционных методов секвенирования ДНК. Технологии NGS способны удовлетворить возросшие потребности исследователей, и становятся повседневным исследовательским инструментом.
NGS является универсальным инструментом для широкого спектра областей исследования.

Секвенирование ДНК

В процессе секвенирования ДНК происходит детектирование сигналов от включающихся в комплементарную цепь нуклеотидов. В технологиях NGS этот процесс протекает одновременно в огромном количестве независимых реакций, что позволяет получить последовательность огромного числа отдельных фрагментов.
Новейшие секвенаторы компании Illumina позволяют получить последовательность до полутора тысяч миллиардов пар нуклеотидов в одном запуске, что позволяет быстро секвенировать как относительно небольшие участки ДНК, так и целые геномы.

NGS позволяет совершить переход на качественно новый уровень исследований при выполнении следующих задач по секвенированию ДНК:

Полногеномное секвенирование (WGS): Исследование целых геномов любого размера и степени сложности.

• Секвенирование экзома: Секвенирование кодирующей области ДНК как более дешёвая альтернатива полногеномному секвенированию.
• Целевое ресеквенирование: Секвенирование отдельных генов или других целевых последовательностей.
• Секвенирование de novo: Секвенирование и сборка неизвестных геномов.
• Митохондриальное секвенирование: Исследование мутаций в митохондриальной ДНК.

Секвенирование РНК

Развитие секвенирования РНК совершило прорыв в исследовании экспрессии генов. Новые технологии, применяемые на всех этапах получения последовательностей РНК от подготовки образцв до анализа полученных данных, позволяют проводить быстрое и детальное исследование всего транскриптома.

Области применения NGS при секвенировании РНК:

Анализ экспрессии генов: Идентификация и количественный анализ как редко, так и часто встречающихся транскриптов. Динамический диапазон измерения составляет более шести порядков.

Секвенирование транскриптома: Выравнивание полученных последовательностей на стыки экзонов для поиска изоформ, новых транскриптомов и фьюженов генов. Получение информации о цепи ДНК, с которой происходил синтез РНК.

Анализ деградированного материала: Транскриптомный анализ любых образцов, включая деградированные.

Эпигенетические факторы

Технологии NGS позволяют проводить эпигенетичечкие исследования в масштабах целого генома.

Секвенирование метилома: Исследование метильных меток на ДНК в масштабе всего генома.

Секвенирование малых РНК: Поиск новых малых РНК и оценка представленности известных типов малых РНК в образцах.

ChIP-Seq: Массовый анализ данных иммунопреципитации хроматина позволяет получать профили связывания белковых факторов во всём геноме.

Самая распространённая технология секвенирования нового поколения

В основе работы секвенаторов Illumina лежит технология Sequencing by Synthesis (SBS). Непревзойдённая производительность и высочайшая точность получамых данных сделали приборы на основе технологии SBS самыми популярными в мировом научном и медицинском сообществе. Широкое распространение платформы Illumina позволяет использовать новейшие алгоритмы обработки данных и протоколы исследований.