Kluczowa różnica między sekwencjonowaniem shotgun a sekwencjonowaniem nowej generacji polega na tym, że sekwencjonowanie shotgun jest metodą sekwencjonowania, która losowo dzieli sekwencje DNA na wiele małych fragmentów i ponownie składa sekwencję, obserwując nakładające się regiony podczas sekwencjonowania następnej generacji (NGS) to zaawansowana metoda sekwencjonowania genetycznego oparta na elektroforezie kapilarnej.
Sekwencjonowanie to proces, który określa dokładną kolejność nukleotydów w genie, klaster genów, chromosom i cały genom. W badaniach genomicznych, kryminalistycznych, wirusologicznych, systematycznych biologii, diagnostyce medycznej, biotechnologii oraz w wielu innych dziedzinach bardzo ważne jest analizowanie struktury i funkcji genów oraz identyfikacja organizmów. Ponadto dostępne są różne rodzaje metod sekwencjonowania. Sekwencjonowanie strzelb i sekwencjonowanie nowej generacji to dwie spośród nich zaawansowane metody.
Co to jest sekwencjonowanie strzelb?
Sekwencjonowanie strzelby to metoda sekwencjonowania, która losowo rozbija sekwencje DNA całego chromosomu lub całego genomu na wiele małych fragmentów i ponownie składa sekwencje za pomocą komputerów, obserwując nakładające się sekwencje lub regiony. Generalnie genomy ssaków są złożone strukturalnie i mają większe rozmiary. Dlatego trudno je zsekwencjonować przez klonowanie, ponieważ jest to czasochłonne. Sekwencjonowanie strzelb jest szybszą metodą. Jest też tańszy w wykonaniu. Dlatego współcześni naukowcy polegają na metodzie sekwencjonowania shotgun, aby poradzić sobie ze złożonymi genomami.
Rysunek 01: Sekwencjonowanie strzelb
Procedura sekwencjonowania strzelby jest stosunkowo prosta. Rozpoczyna się fragmentacją całego genomu na różnej wielkości, od zasad 20-kilogramowych do zasad 300-kilowych. Następnie każdy fragment należy zsekwencjonować metodą terminacji łańcucha. Po zsekwencjonowaniu konieczne jest złożenie fragmentów, patrząc na nakładające się regiony za pomocą zaawansowanego oprogramowania komputerowego. Konwencjonalne mapowanie i klonowanie sekwencji nie jest konieczne dla tej metody. Ponadto w tej metodzie nie ma miejsca wykorzystanie mapy genetycznej. Jednakże, ponieważ nie wykorzystuje się istniejących map genomowych, istnieje większe prawdopodobieństwo wystąpienia błędów podczas składania. Jest to jedna z głównych wad tej metody. Co więcej, krótsze fragmenty dostarczają mniej unikalnych informacji dla każdego odczytu w tej metodzie. Co więcej, sekwencjonowanie strzelby nie daje wystarczającej ilości danych, aby określić sekwencję konsensusu przy wymaganym standardzie dokładności.
Pomimo wyżej wymienionych wad, metoda sekwencjonowania typu shotgun jest obecnie najbardziej wydajną i opłacalną strategią sekwencjonowania genomów drobnoustrojów, w tym bakterii, wirusów i drożdży. Dzieje się tak dlatego, że w ich genomach brakuje powtarzających się regionów, które są trudne do sekwencjonowania i możliwe jest łatwe złożenie tych genomów w chromosomy bez błędów.
Co to jest sekwencjonowanie nowej generacji?
Sekwencjonowanie następnej generacji (NGS) to termin używany w odniesieniu do nowoczesnych procesów sekwencjonowania o wysokiej przepustowości. Opisuje szereg różnych nowoczesnych technologii sekwencjonowania, które zrewolucjonizowały badania genomiczne i biologię molekularną. Techniki te obejmują sekwencjonowanie Illumina, sekwencjonowanie Roche 454, sekwencjonowanie jonowoprotonowe i sekwencjonowanie SOLiD (sekwencjonowanie przez Oligo Ligation Detection). Systemy NGS są szybsze i tańsze. W systemach NGS stosowane są cztery główne metody sekwencjonowania DNA: pirosekwencjonowanie, sekwencjonowanie przez syntezę, sekwencjonowanie przez ligację oraz sekwencjonowanie półprzewodników jonowych. Duża liczba nici DNA lub RNA (miliony) może być sekwencjonowana równolegle przez NGS. Pozwala na sekwencjonowanie całego genomu organizmów w krótkim czasie.
Rysunek 02: Sekwencjonowanie nowej generacji
NGS ma różne zalety. Jest to szybki, dokładniejszy i bardziej opłacalny proces, który można przeprowadzić przy małej wielkości próbki. Dzięki temu umożliwia analizę całego ludzkiego genomu w jednym eksperymencie sekwencjonowania. Ponadto NGS może być stosowany w badaniach metagenomicznych, w wykrywaniu zmian w obrębie pojedynczego genomu spowodowanych insercjami i delecjami itp. oraz w analizie ekspresji genów. Ponadto NGS może jednocześnie analizować całe transkryptomy z dużej liczby tkanek. Dlatego firma NGS zrewolucjonizowała analizę transkryptomów.
Jakie są podobieństwa między sekwencjonowaniem strzelb a sekwencjonowaniem nowej generacji?
- Sekwencjonowanie strzelbowe i sekwencjonowanie nowej generacji to dwie metody sekwencjonowania genomu.
- Obie metody są szybkimi metodami.
- Ponadto są to opłacalne metody.
- Są w stanie sekwencjonować wiele fragmentów DNA równolegle.
Jaka jest różnica między sekwencjonowaniem strzelb a sekwencjonowaniem nowej generacji?
Sekwencjonowanie strzelby i sekwencjonowanie nowej generacji to dwie zaawansowane techniki sekwencjonowania. Metoda sekwencjonowania shotgun losowo rozbija sekwencje DNA całego chromosomu lub całego genomu na wiele małych fragmentów i ponownie składa sekwencje za pomocą komputerów, obserwując nakładające się sekwencje lub regiony. Natomiast sekwencjonowanie nowej generacji (NGS) to termin odnoszący się do nowoczesnych procesów sekwencjonowania o wysokiej przepustowości. Jest to więc kluczowa różnica między sekwencjonowaniem shotgun a sekwencjonowaniem nowej generacji. Co więcej, sekwencjonowanie nowej generacji jest techniką, która opiera się na elektroforezie kapilarnej, podczas gdy sekwencjonowanie shotgun nie zależy. Dlatego jest to również różnica między sekwencjonowaniem shotgun a sekwencjonowaniem nowej generacji. Co więcej, w porównaniu do sekwencjonowania strzelbowego, sekwencjonowanie nowej generacji jest bardzo czułe i bardzo dokładne.
Podsumowanie – Sekwencjonowanie strzelb kontra sekwencjonowanie nowej generacji
Sekwencjonowanie strzelbowe i sekwencjonowanie nowej generacji to dwie metody sekwencjonowania stosowane w sekwencjonowaniu genomu. Obie metody są szybkimi i opłacalnymi metodami. NGS działa na zasadzie sekwencjonowania milionów sekwencji jednocześnie w szybki sposób za pomocą systemu sekwencjonowania. W przeciwieństwie do tego, sekwencjonowanie typu shotgun wymaga łamania genomów na małe fragmenty oraz sekwencjonowania i ponownego składania przy użyciu nakładających się sekwencji. To podsumowuje różnicę między sekwencjonowaniem shotguna a sekwencjonowaniem nowej generacji.
