Wikipedia

DNK sekvencer

DNK sekvencer je naučni instrument koji se koristi za automatizaciju procesa DNK sekvenciranja. Za dati uzorak DNK, DNK sekvencer koristi se za određivanje redoslijeda četiri baze: G (guanin), C (citozin), A (adenin) i T (timin). Ovo se zatim prijavljuje kao tekst string, koji se naziva čitanje. Neki DNK sekvenceri se također mogu smatrati optičkim instrumentima jer analiziraju svetlosne signale koji potiču od fluorohroma vezanih za nukleotide.

Sekvenceri DNK kompanija Roche, Illumina, Life Technologies, Beckman Coulter, Pacific Biosciences, MGI/BGI, Oxford Nanopore Technologies.
Sekvenceri DNK kompanija Roche, Illumina, Life Technologies, Beckman Coulter, Pacific Biosciences, MGI/BGI, Oxford Nanopore Technologies.

Prvi automatizirani DNK sekvencer, koji je izumio Lloyd M. Smith, predstavio je Applied Biosystems 1987.[1] Koristio je metod Sangerovsko sekvenciranje, tehnologiju koja je činila osnovu "prve generacije" DNK sekvencera [2][3] i omogućio završetak Projekta ljudskog genoma u 2001.[4] Ova prva generacija DNK sekvencera su u suštini automatizovani elektroforezni sistemi koji detektuju migraciju obeleženih DNK fragmenata. Stoga se ovi sekvenceri također mogu koristiti u genotipizaciji genetičkih markera, gdje je potrebno odrediti samo dužinu fragmenta DNK (npr. mikrosateliti, AFLP-ovi).

Projekt ljudskog genoma podstakao je razvoj jeftinijih, visokopropusnih i preciznijih platformi poznatih kao sekventori sljedeće generacije (NGS) za sekvenciranje ljudskog genoma. To uključuje 454, SOLiD i Illumina platforme za sekvenciranje DNK. Sljedeće generacije strojeva za sekvenciranje značajno su povećale stopu sekvenciranja DNK u usporedbi s prethodnim Sangerovim metodama. Uzorci DNK mogu se automatski pripremiti za samo 90 minuta,[5] dok se ljudski genom može sekvencirati na 15 puta pokrivenosti za nekoliko dana.[6]

Novija, treća generacija DNK sekvencera kao što su PacBio SMRT i Oxford Nanopore mjere dodavanje nukleotida jednoj molekuli DNK u realnom vremenu. Obe tehnologije nude mogućnost sekvenciranja dugih molekula, u poređenju sa tehnologijama za kratko čitanje kao što su Illumina SBS ili DNBSEQ kompanije MGI Tech.

Zbog ograničenja u tehnologiji DNK sekvencera, očitavanja mnogih od ovih tehnologija su kratka, u poređenju sa dužinom genoma; stoga čitanja moraju biti sastavljena u duže kontige.[7] Podaci također mogu sadržati greške, uzrokovane ograničenjima u tehnici sekvenciranja DNK ili greškama tokom PCR amplifikacija. Proizvođači DNK sekvencera koriste brojne različite metode da otkriju koje su baze DNK prisutne. Specifični protokoli koji se primjenjuju na različitim platformama za sekvenciranje imaju uticaj na konačne podatke koji se generiraju. Stoga, poređenje kvaliteta podataka i troškova u različitim tehnologijama može biti zastrašujući zadatak. Svaki proizvođač daje svoje vlastite načine informiranja o greškama u sekvenciranju i rezultatima. Međutim, greške i rezultati između različitih platformi ne mogu se uvijek direktno porediti. Budući da se ovi sistemi oslanjaju na različite pristupe sekvenciranju DNK, izbor najboljeg DNK sekvencera i metoda obično će ovisiti o ciljevima eksperimenta i dostupnom budžetu.[2]

Poređenje

uredi

Ponude u tehnologiji sekvenciranja DNK pokazuju dominantnog proizvođača: Illumina (Decembar 2019.), zatim PacBio, MGI i Oxford Nanopore.

Poređenje metrike i performansi DNK sekvencera sljedeće generacije.[8]
Sekvencer Ion Torrent PGM [5][9][10] 454 GS FLX HiSeq 2000 [5] SOLiDv4 PacBio [5][11] Sanger 3730xl MGI DNBSEQ-G400[12]
Proizvođač Ion Torrent (Life Technologies) 454 Life Sciences (Roche) Illumina Applied Biosystems (Life Technologies) Pacific Biosciences Applied Biosystems (Life Technologies) MGI
Hemija sekvenciranja Sekvenciranje ionskih poluprovodnika Pirosekvenciranje Sekvenca po sintezi zasnovana na polimerazi Sekvenciranje zasnovano na ligaciji Fosfovezani fluorescentni nukleotidi Prestanak dideoksi lanca Sekvenca po sintezi zasnovana na polimerazi
Pristup amplifikacije Emulzija PCR Emulzija PCR Mostno pojačanje Emulzija PCR PCR Generacija DNK nanoloptice (DNB).
Izlaz podataka po probi 100-200 Mb 0,7 Gb 600 Gb 120 Gb 0,5 – 1,0 Gb 1,9~84 Kb 1440 Gb / 1500-1800M čitanja
Preciznost 99% 99,9% 99,9% 99,94% 88,0% (>99,9999% CCS ili HGAP) 99,999% 99,90%
Vrijeme po probi 2 sata 24 sata 3–10 dana 7–14 dana 2–4 sata 20 minuta - 3 sata 3–5 dana
Dužina čitanja 200-400 bp 700 bp 100x100 bp upareni kraj 50x50 bp upareni kraj 14.000 bp (N50) 400-900 bp 100/150/200 bp upareni kraj
Cijena po probi US$350 US$7,000 US$6,000 (30x ljudski genom) US$4,000 125–300 USD 4 USD (jednokratno čitanje/reakcija) N / A
Cijena po Mb US$1.00 US$10 US$0,07 US$0,13 0,13 USD - 0,60 USD US$2400 0,007 $
Cijena po instrumentu US$80,000 US$500,000 US$690,000 US$495,000 US$695,000 US$95,000 N / A

Reference

uredi
  1. ^ Cook-Deegan, Robert Mullan (1991). "Origins of the Human Genome Project". FASEB Journal. University of Washington. 5 (1): 8–11. doi:10.1096/fasebj.5.1.1991595. PMID 1991595. S2CID 37792736. Pristupljeno 20. 10. 2014.
  2. ^ a b Metzker, M. L. (2005). "Emerging technologies in DNA sequencing". Genome Res. 15 (12): 1767–1776. doi:10.1101/gr.3770505. PMID 16339375.
  3. ^ Hutchison, C. A. III. (2007). "DNA sequencing: bench to bedside and beyond". Nucleic Acids Res. 35 (18): 6227–6237. doi:10.1093/nar/gkm688. PMC 2094077. PMID 17855400.
  4. ^ F. S. Collins; M. Morgan; A. Patrinos (2003). "The Human Genome Project: lessons from large-scale biology". Science. 300 (5617): 286–290. Bibcode:2003Sci...300..286C. doi:10.1126/science.1084564. PMID 12690187. S2CID 22423746.
  5. ^ a b c d Michael A Quail, Miriam Smith, Paul Coupland, Thomas D Otto, Simon R Harris, Thomas R Connor, Anna Bertoni, Harold P Swerdlow and Yong Gu (2012) A tale of three next generation sequencing platforms: comparison of Ion Torrent, Pacific Biosciences and Illumina MiSeq sequencers. BMC Genomics.
  6. ^ Michael A. Quail; Iwanka Kozarewa; Frances Smith; Aylwyn Scally; Philip J. Stephens; Richard Durbin; Harold Swerdlow; Daniel J. Turner (2008). "A large genome centre's improvements to the Illumina sequencing system". Nat Methods. 5 (12): 1005–1010. doi:10.1038/nmeth.1270. PMC 2610436. PMID 19034268.
  7. ^ Heng Li, Jue Ruan, and Richard Durbin (2008) http://genome.cshlp.org/content/18/11/1851 Mapping short DNA sequencing reads and calling variants using mapping quality scores. Genome Research.
  8. ^ Shendure, J.; Ji, H. (2008). "Next-generation DNA sequencing". Nat. Biotechnol. 26 (10): 1135–1145. doi:10.1038/nbt1486. PMID 18846087. S2CID 6384349.
  9. ^ Karow, J. (2010) Ion Torrent Systems Presents $50,000 Electronic Sequencer at AGBT. In Sequence.
  10. ^ "Ion PGM - Ion Torrent". Arhivirano s originala, 20. 9. 2012. Pristupljeno 13. 2. 2013.
  11. ^ "Home - PacBio - Sequence with Confidence". PacBio.
  12. ^ Efficient and stable metabarcoding sequencing from DNBSEQ-G400 sequencer examined by large fungal community analysis
Preuzeto iz "https://bs.wikipedia.org/w/index.php?title=DNK_sekvencer&oldid=3642612"