הבדל מפתח - Microarray לעומת רצף הדור הבא
תהליכי ריצוף DNA נמצאים בשימוש נרחב בתחומי ביוטכנולוגיה, וירולוגיה, אבחון רפואי ומדעים משפטיים. זהו תהליך שקובע את הסדר המדויק של הנוקלאוטידים, אדנין, גואנין, תימין וציטוזין הנמצאים בתוך מולקולת DNA. הליכי רצף DNA הפכו למאיץ לגילויים מופלאים במחקר רפואי וביולוגי. שיטות רצף אלה התפתחו עד לרישום גנום שלם של אורגניזמים בודדים כולל בני אדם ומינים חיים אחרים. Micro-arrays ו- Next Generation Sequencing הם הליכי רצף DNA מודרניים.טכניקת Microarray מבוססת במיוחד על הכלאה המכילה קבוצה של מטרות ידועות. רצף הדור הבא מבוסס על סינתזה (המשתמשת ב-DNA פולימראז כדי לשלב נוקלאוטידים) ויש לו את היכולת לרצף את כל הגנום ללא תלות במטרות שנבחרו בעבר. זהו ההבדל העיקרי בין Microarray ו- Next Generation Sequencing.
מה זה Microarray?
DNA microarray משמש ככלי מעבדה על מנת לזהות אלפי ביטויי גנים שונים בו-זמנית. זהו משטח מוצק, כלומר שקף מיקרוסקופ, המכיל אוסף של כתמי DNA מיקרוסקופיים המודפסים עליו. כל כתם מודפס מכיל רצף גנים ידוע או גן. בדיקות ידועות אלו המודפסות על השקף משמשות כבדיקות על מנת לזהות ביטוי גנים. זה ידוע בתור transcriptome. הכלאה בין שני גדילי DNA היא העיקרון העיקרי שעליו מבוססים מיקרו-מערכים. זהו זיווג הבסיסים המשלים של רצפי חומצות גרעין עם יצירת קשרי מימן.
איור 01: Microarray
בתחילה, מולקולות mRNA נאספות מדגימת הניסוי ומדגימת ההתייחסות המתקבלת מאדם בריא. דגימות ניסוי מתקבלות מאנשים חולים; למשל, אדם הסובל מסרטן. לאחר שהושגו, שתי דגימות ה-mRNA מומרות ל-cDNA (DNA משלים). לאחר מכן, כל דגימה מסומנת באמצעות בדיקה ניאון. הבדיקות הפלורסנטיות הן בצבעים שונים כדי להבחין בין ה-cDNA המדגם לבין ה-cDNA הייחוס. על מנת ליזום את הקישור של מולקולות ה-cDNA לשקופית המיקרו-מערך, מערבבים את שתי הדגימות יחד. הכלאה היא התהליך שבאמצעותו מולקולות ה-cDNA מתחברות לבדיקות ה-DNA בשקופית המיקרו-מערך. לאחר השלמת ההכלאה, מתרחשת סדרה של תגובות על מנת לזהות ולמדוד את הביטוי של כל גן עם מראה של צבעים שונים בהתאם לכמות הגן המובע.התוצאות ממיקרו-מערך מנוצלות ביצירת פרופיל ביטוי גנים שניתן להשתמש בו כדי לזהות מצבי מחלה שונים.
מהו רצף הדור הבא?
Next Generation Sequencing (NGS) היא שיטה מתקדמת של רצף גנטי. העיקרון שלו דומה לזה של Sanger Sequencing, התלוי באלקטרופורזה קפילרית. ב-NGS, הגדיל הגנומי מקוטע ומקושר לגדיל תבנית. הבסיסים של כל גדיל מזוהים על ידי האותות הנפלטים במהלך תהליך הקשירה שלו. בשיטת רצף Sanger מעורבים שלושה שלבים נפרדים, רצף, הפרדה וזיהוי. בשל שלבים נפרדים אלה, אוטומציה של הכנת הדגימה מוגבלת בתפוקה. ב-NGS, הטכניקה מפותחת באמצעות רצף מבוסס מערך עם שילוב של השלבים של הליך רצף Sanger אשר יכול לגרום למיליוני סדרות תגובה להתבצע במקביל בו זמנית; זה מביא למהירות גבוהה ותפוקה בעלות נמוכה.
איור 02: התפתחויות ב-NGS
NGS מורכב משלושה שלבים; הכנת ספרייה (יצירת ספריות עם שימוש בפיצול אקראי של DNA), הגברה (הגברה של הספרייה באמצעות הגברה משובטית ו-PCR) וריצוף. ניתן להשלים את תהליכי ריצוף הגנום המבוצעים למשך פרקי זמן ארוכים במיוחד באמצעות הליך ריצוף Sanger תוך מספר שעות באמצעות NGS.
מהו הדמיון בין Microarray לרצף הדור הבא?
גם Microarray וגם הדור הבא מפותחים באמצעות רצף מבוסס מערך
מה ההבדל בין רצף Microarray לדור הבא?
Microarray לעומת רצף הדור הבא |
|
| Microarray הוא אוסף של כתמי DNA מיקרוסקופיים המחוברים למשטח מוצק, המשמש למדידת רמות הביטוי של מספר גדול של גנים בו-זמנית. | NGS (רצף הדור הבא) היא טכנולוגיית ריצוף DNA בתפוקה גבוהה שאינה מבוססת-Sanger, המאפשרת לרצף מיליוני או מיליארדי גדילי DNA במקביל. |
| אינטראקציות עם אנטיגן | |
| Microarray מבוסס על הכלאה המורכבת מקבוצה של יעדים ידועים. | NGS מבוסס על סינתזה שמשתמשת ב-DNA פולימראז כדי לשלב נוקלאוטידים ואינה תלויה במטרות שנבחרו בעבר. |
סיכום – Microarray לעומת רצף הדור הבא
בהקשר של מחקר, רצף DNA הפך למאיץ חשוב. הוא נמצא בשימוש נרחב בביוטכנולוגיה, אבחון רפואי ומחקרים משפטיים. זה התפתח והתפתח להליכי רצף יעילים ומהירים יותר. Microarrays ו-NGS הן שתי טכניקות רצף DNA מתקדמות הקיימות. שניהם מפותחים באמצעות רצף מבוסס מערך. טכניקת Microarray מסתמכת על הכלאה בעוד NGS מבוססת על סינתזה, המשתמשת ב-DNA פולימראז כדי לשלב נוקלאוטידים. זה ההבדל העיקרי בין Microarray ל-Next Generation Sequencing.
הורד גרסת PDF של Microarray לעומת רצף הדור הבא
ניתן להוריד את גרסת ה-PDF של מאמר זה ולהשתמש בה למטרות לא מקוונות לפי הערת ציטוט. אנא הורד כאן גרסת PDF ההבדל בין Microarray לרצף הדור הבא
