Technologia sekwencjonowania Illumina

Wprowadzenie

Technologia sekwencjonowania Illumina odgrywa kluczową rolę w nowoczesnym genomowym pejzażu naukowym. W ostatnich latach technologia ta stała się standardem dla wielu badań genetycznych, górując nad alternatywami takimi jak sekwencjonowanie przez syntezę (Sanger Sequencing) czy sekwencjonowanie trzeciej generacji (Third Generation Sequencing). Niniejszy artykuł omawia unikalne cechy technologii Illumina, które przyczyniają się do jej przewagi, takie jak wysoka przepustowość, precyzja, skalowalność oraz koszt-efektywność.

Od czasu odkrycia struktury DNA przez Watsona i Cricka w 1953 roku, nauka genetyki przeszła długą drogę, zwłaszcza w kontekście technik sekwencjonowania. Sekwencjonowanie DNA Illumina, inaczej znane jako sekwencjonowanie nowej generacji (NGS), wykorzystuje technologię sekwencjonowania przez syntezę, oferując przewagi, które nie są dostępne w przypadku innych metod sekwencjonowania.

Mechanizm technologii sekwencjonowania Illumina

Sekwencjonowanie Illumina polega na równoległym sekwencjonowaniu milionów fragmentów DNA. Zaczyna się od przygotowania biblioteki DNA, w której fragmenty DNA są wykorzystywane do tworzenia cząsteczek DNA. Następnie każda cząsteczka jest immobilizowana na specjalnej płytki, na której zachodzi proces mostkowania i amplifikacji, tworząc kolonie, zwane klastrami. Każdy klaster jest sekwencjonowany równolegle, gdzie każda incorporacja nukleotydu jest rejestrowana jako sygnał fluorescencyjny.

Przewaga technologii sekwencjonowania Illumina

3.1 Wysoka przepustowość

Illumina oferuje bezprecedensową przepustowość, umożliwiając sekwencjonowanie milionów fragmentów DNA jednocześnie. Przyspiesza to proces sekwencjonowania i umożliwia jednoczesną analizę wielu próbek.

3.2 Precyzja

Dzięki innowacyjnemu podejściu do detekcji, technologia Illumina zapewnia wyjątkowo niską częstość błędów sekwencjonowania, co jest kluczowe dla zastosowań takich jak diagnostyka medyczna, gdzie precyzja jest niezbędna.

3.3 Skalowalność

Sekwencjonowanie Illumina jest niezwykle skalowalne, umożliwiając sekwencjonowanie od pojedynczych genów do całych genomów, co jest niezbędne dla badań porównawczych oraz badania zmienności genetycznej.

3.4 Koszt-efektywność

Podczas gdy sekwencjonowanie Sanger’a było kosztowne i czasochłonne, technologia Illumina umożliwiła drastyczne obniżenie kosztów sekwencjonowania. Koszt sekwencjonowania pojedynczego genomu człowieka spadł z 3 miliardów dolarów na początku Projektu Genomu Człowieka do kilkuset dolarów obecnie, głównie dzięki technologii Illumina.

Korzyści z badania DNA za pomocą technologii Illumina

Badanie DNA za pomocą technologii Illumina przynosi korzyści w różnych dziedzinach, takich jak genetyka medyczna, mikrobiologia, ekologia, ewolucja i inne. Pozwala na szybką identyfikację i charakterystykę nowych organizmów, odkrywanie genów odpowiedzialnych za określone choroby, analizę mikrobiomu, badanie zmienności genetycznej populacji i wiele innych.

Wnioski

Technologia Illumina zrewolucjonizowała sekwencjonowanie DNA, oferując wysoką przepustowość, precyzję, skalowalność i koszt-efektywność. Jego rola w nowoczesnym badaniu DNA jest niezaprzeczalna, z korzyściami przekraczającymi granice wielu dziedzin naukowych.

Bibliografia

1. Bentley DR, et al. “Accurate whole human genome sequencing using reversible terminator chemistry.” Nature, 2008.
2. Mardis ER. “The impact of next-generation sequencing technology on genetics.” Trends in Genetics, 2008.
3. Shendure J, et al. “DNA sequencing at 40: past, present and future.” Nature, 2017.
4. Metzker ML. “Sequencing technologies – the next generation.” Nature Reviews Genetics,2010

Oferta usług sekwencjonowania:

Nasze Laboratorium Molekularne oferuje szeroką gamę usług sekwencjonowania metodą Illumina. W naszej ofercie znajdują się następujące usługi:

1. Przygotowanie biblioteki: Nasz zespół ekspertów przygotuje bibliotekę DNA z próbek klienta, przeprowadzając procesy fragmentacji i dołączania adapterów do fragmentów DNA.
2. Generowanie klastrów: Wykorzystując technologię Illumina, generujemy klastry identycznych fragmentów DNA, które są gotowe do sekwencjonowania.
3. Sekwencjonowanie DNA: Wykonujemy sekwencjonowanie DNA za pomocą metody SBS (sekwencjonowanie przez syntezę) opracowanej przez Illumina. Nasze usługi sekwencjonowania obejmują sekwencjonowanie całego genomu, sekwencjonowanie exome, sekwencjonowanie ukierunkowane i sekwencjonowanie RNA.
4. Analiza i interpretacja danych: Po sekwencjonowaniu, nasz zespół bioinformatyków przeprowadza dogłębną analizę i interpretację wyników sekwencjonowania, dostarczając klientowi kompleksowy raport zawierający wszystkie kluczowe informacje.

Nasze laboratorium jest wyposażone w najnowocześniejsze instrumenty Illumina, które umożliwiają nam sekwencjonowanie od milionów do miliardów fragmentów DNA jednocześnie, zapewniając szybką generację danych sekwencyjnych. Oferujemy najwyższą jakość usług sekwencjonowania z wysoką dokładnością i powtarzalnością.

Nasze usługi są dostosowane do potrzeb naszych klientów, w tym naukowców akademickich, klinicznych i przemysłowych, którzy potrzebują wysokiej jakości danych sekwencyjnych do swoich badań. Pomagamy klientom w zakresie badań nad chorobami, medycynie spersonalizowanej, genetyce roślin i zwierząt, biologii ewolucyjnej, metagenomice, a także w wielu innych dziedzinach.

Zachęcamy do skontaktowania się z nami, aby dowiedzieć się więcej o naszych usługach sekwencjonowania DNA metodą Illumina. Nasz zespół chętnie pomoże dostosować usługi do konkretnych potrzeb i celów Twojego projektu.

W celu otrzymania szczegółowej oferty na realizację projektu prosimy o kontakt z naszym biurem.

Sekwencjonowanie technologią Illumina, znane również jako sekwencjonowanie Solexa lub sekwencjonowanie przez syntezę (SBS), jest szeroko stosowaną technologią sekwencjonowania nowej generacji (NGS) opracowaną przez Illumina Inc. Zrewolucjonizowała ona dziedzinę genomiki, umożliwiając wysokoprzepustowe, opłacalne sekwencjonowanie DNA na dużą skalę.

Opis sekwencjonowania Illumina i jego kluczowych funkcji:

Przygotowanie biblioteki: Sekwencjonowanie Illumina rozpoczyna się od przygotowania biblioteki DNA. Próbka DNA jest fragmentowana na mniejsze części, a na końcach fragmentów DNA przyłączane są specyficzne adaptery. Adaptery te zawierają sekwencje niezbędne do kolejnych etapów amplifikacji i sekwencjonowania.

Generowanie klastrów: Przygotowana biblioteka DNA jest amplifikowana w procesie zwanym generowaniem klastrów. Na tym etapie fragmenty DNA są przyłączane do stałej powierzchni lub komórki przepływowej i poddawane amplifikacji mostkowej. Generuje to klastry identycznych fragmentów DNA, z których każdy pochodzi z pojedynczej cząsteczki matrycy DNA.

Sekwencjonowanie przez syntezę (SBS): Sekwencjonowanie Illumina wykorzystuje metodę SBS. W tym procesie klastry DNA poddawane są cyklom sekwencjonowania. Podczas każdego cyklu do klastrów DNA dodawane są fluorescencyjnie znakowane nukleotydy. Nukleotydy te mają grupę blokującą, która zapobiega dalszemu wydłużaniu po ich włączeniu do rosnącej nici DNA. Niewłączone nukleotydy są wypłukiwane, a sygnał fluorescencji z włączonych nukleotydów jest wychwytywany. Sekwencjonowanie Illumina wykorzystuje chemię odwracalnych terminatorów. Fluorescencyjnie znakowane nukleotydy stosowane w SBS zawierają odwracalne terminatory, które umożliwiają dokładne wykrywanie zasad. Po każdym cyklu obrazowania, grupa fluorescencyjna i grupa blokująca są chemicznie usuwane, umożliwiając rozpoczęcie kolejnego cyklu.

Wysoka wydajność i skalowalność: Sekwencjonowanie Illumina jest znane ze swojej wysokiej wydajności. Technologia ta umożliwia jednoczesne sekwencjonowanie od milionów do miliardów fragmentów DNA w jednym cyklu, szybko generując ogromne ilości danych sekwencyjnych. Ta skalowalność sprawia, że nadaje się ona do szerokiego zakresu zastosowań, od ukierunkowanego sekwencjonowania genów po sekwencjonowanie całego genomu.

Dokładność i długość odczytu: Sekwencjonowanie Illumina oferuje wysoką dokładność, z poziomem błędów wynoszącym zazwyczaj od 0,1% do 1%. Długość odczytu osiągana przez sekwenatory Illumina różni się w zależności od konkretnego urządzenia i zastosowanej chemii, ale może wynosić od dziesiątek do setek par zasad.

Szerokie zastosowania: Sekwencjonowanie Illumina zrewolucjonizowało badania genomiczne i odegrało kluczową rolę w różnych dziedzinach, w tym genomice, transkryptomice, epigenomice, metagenomice i innych. Przyczyniło się do postępu w badaniach nad chorobami, medycynie spersonalizowanej, rolnictwie, biologii ewolucyjnej i innych obszarach badań naukowych.

Sekwencjonowanie Illumina stało się złotym standardem dla wielu badań genomicznych ze względu na wysoką przepustowość, dokładność, skalowalność i szeroki zakres zastosowań. Sekwencjonowanie Illumina znacząco przyczyniło się do lepszego zrozumienia zmienności genetycznej, ekspresji genów i struktury genomu, torując drogę licznym odkryciom w dziedzinie genomiki.