جهاز تسلسل الحمض النووي

الموسوعة الحرة

جهاز تسلسل الحمض النووي هو أداة علمية تُستخدم لأتمتة عملية تسلسل الحمض النووي . عند إعطاء عينة من الحمض النووي ، يُستخدم جهاز التسلسل لتحديد ترتيب القواعد الأربع : الجوانين (G ) ، والسيتوزين (C )، والأدينين (A ) ، والثايمين (T ). ثم تُعرض هذه النتائج كسلسلة نصية تُسمى "قراءة". يمكن اعتبار بعض أجهزة تسلسل الحمض النووي أدوات بصرية أيضًا ، لأنها تحلل الإشارات الضوئية الصادرة من الفلوركرومات المرتبطة بالنيوكليوتيدات .

ابتكر لويد إم. سميث أول جهاز تسلسل الحمض النووي الآلي، وقدمته شركة أبلايد بيوسيستمز عام 1987. [ 1 ] استخدم هذا الجهاز طريقة سانجر للتسلسل ، وهي تقنية شكلت أساس "الجيل الأول" من أجهزة تسلسل الحمض النووي [ 2 ] [ 3 ] ومكّنت من إنجاز مشروع الجينوم البشري عام 2001. [ 4 ] يُعد هذا الجيل الأول من أجهزة تسلسل الحمض النووي أنظمة فصل كهربائي آلية تكشف هجرة شظايا الحمض النووي الموسومة. لذا، يمكن استخدام هذه الأجهزة أيضًا في تحديد النمط الجيني للعلامات الوراثية التي لا تتطلب سوى تحديد طول شظية أو شظايا الحمض النووي (مثل الميكروساتلايت ، وAFLPs ).

حفّز مشروع الجينوم البشري تطوير منصات أرخص وأكثر إنتاجية ودقة، تُعرف باسم أجهزة التسلسل من الجيل التالي (NGS)، لتسلسل الجينوم البشري . وتشمل هذه المنصات 454 و SOLiD و Illumina لتسلسل الحمض النووي. وقد زادت أجهزة التسلسل من الجيل التالي معدل تسلسل الحمض النووي بشكل كبير، مقارنةً بطرق سانجر السابقة. إذ يُمكن تحضير عينات الحمض النووي تلقائيًا في غضون 90 دقيقة فقط، [ 5 ] بينما يُمكن تسلسل الجينوم البشري بتغطية تصل إلى 15 ضعفًا في غضون أيام. [ 6 ]

توفر أجهزة تسلسل الحمض النووي من الجيل الثالث الأحدث مثل PacBio SMRT و Oxford Nanopore إمكانية تسلسل الجزيئات الطويلة، مقارنة بتقنيات القراءة القصيرة مثل Illumina SBS أو DNBSEQ من MGI Tech.

نظراً للقيود المفروضة على تقنية تسلسل الحمض النووي، فإن قراءات العديد من هذه التقنيات قصيرة مقارنةً بطول الجينوم ، ولذلك يجب تجميع هذه القراءات في سلاسل متصلة أطول . [ 7 ] قد تحتوي البيانات أيضاً على أخطاء ناتجة عن قيود في تقنية تسلسل الحمض النووي أو عن أخطاء أثناء تضخيم تفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR) . يستخدم مصنّعو أجهزة تسلسل الحمض النووي عدداً من الطرق المختلفة للكشف عن قواعد الحمض النووي الموجودة. تؤثر البروتوكولات المحددة المطبقة في منصات التسلسل المختلفة على البيانات النهائية المُنتجة. لذلك، قد تكون مقارنة جودة البيانات وتكلفتها بين التقنيات المختلفة مهمة شاقة. يوفر كل مصنّع طرقه الخاصة للإبلاغ عن أخطاء التسلسل ونتائجه. ومع ذلك، لا يمكن دائماً مقارنة الأخطاء والنتائج بين المنصات المختلفة بشكل مباشر. بما أن هذه الأنظمة تعتمد على مناهج مختلفة لتسلسل الحمض النووي، فإن اختيار أفضل جهاز تسلسل الحمض النووي وأفضل طريقة يعتمد عادةً على أهداف التجربة والميزانية المتاحة. [ 2 ]

تاريخ

طُوِّرت أولى طرق تسلسل الحمض النووي (DNA) على يد جيلبرت (1973) [ 8 ] وسانجر (1975) [ 9 ] . قدّم جيلبرت طريقة تسلسل تعتمد على التعديل الكيميائي للحمض النووي متبوعًا بقطعه عند قواعد محددة، بينما تعتمد تقنية سانجر على إنهاء سلسلة ثنائي ديوكسي نيوكليوتيد . اكتسبت طريقة سانجر شعبية واسعة نظرًا لكفاءتها العالية وانخفاض مستوى الإشعاع فيها. كان أول جهاز تسلسل آلي للحمض النووي هو AB370A، الذي طرحته شركة Applied Biosystems عام 1986. تمكّن AB370A من تسلسل 96 عينة في وقت واحد، بمعدل 500 كيلوبايت يوميًا، وبطول قراءة يصل إلى 600 قاعدة. كانت هذه بداية "الجيل الأول" من أجهزة تسلسل الحمض النووي [ 2 ] [ 3 ] ، الذي اعتمد على تسلسل سانجر، وثنائي ديوكسي نيوكليوتيدات فلورية ، وهلام بولي أكريلاميد محصور بين لوحين زجاجيين - هلامات مسطحة. كان التطور الرئيسي التالي هو إطلاق جهاز AB310 عام 1995، والذي استخدم بوليمرًا خطيًا في أنبوب شعري بدلًا من هلام الصفيحة لفصل خيوط الحمض النووي بواسطة الرحلان الكهربائي. شكلت هذه التقنيات الأساس لإتمام مشروع الجينوم البشري عام 2001. [ 4 ] حفز مشروع الجينوم البشري تطوير منصات أرخص وأكثر إنتاجية ودقة، تُعرف باسم أجهزة التسلسل من الجيل التالي (NGS). في عام 2005، أطلقت شركة 454 Life Sciences جهاز التسلسل 454، تبعه جهاز Solexa Genome Analyzer وتقنية SOLiD (الكشف عن ربط الأوليغونوكليوتيدات المدعومة) من شركة Agencourt عام 2006. استحوذت شركة Applied Biosystems على Agencourt عام 2006، وفي عام 2007، اشترت Roche شركة 454 Life Sciences، بينما اشترت Illumina شركة Solexa. دخلت شركة Ion Torrent السوق عام 2010 واستحوذت عليها شركة Life Technologies (التي تُعرف الآن باسم Thermo Fisher Scientific ). وبدأت شركة BGI بتصنيع أجهزة التسلسل الجيني في الصين بعد استحواذها على شركة Complete Genomics التابعة لها MGI . ولا تزال هذه الأجهزة من أكثر أنظمة التسلسل الجيني من الجيل التالي شيوعًا نظرًا لتكلفتها التنافسية ودقتها وأدائها المتميز.

في الآونة الأخيرة، طُرح جيل ثالث من أجهزة تسلسل الحمض النووي. لا تتطلب طرق التسلسل المستخدمة في هذه الأجهزة تضخيم الحمض النووي (تفاعل البوليميراز المتسلسل - PCR)، مما يُسرّع عملية تحضير العينة قبل التسلسل ويقلل الأخطاء. إضافةً إلى ذلك، تُجمع بيانات التسلسل من التفاعلات الناتجة عن إضافة النيوكليوتيدات إلى السلسلة المُكمّلة في الوقت الفعلي. وقد طوّرت شركتان نهجين مختلفين في أجهزة التسلسل من الجيل الثالث. تستخدم أجهزة Pacific Biosciences طريقة تُسمى التسلسل في الوقت الفعلي لجزيء واحد (SMRT)، حيث تُنتج بيانات التسلسل بواسطة الضوء (الذي تلتقطه كاميرا) المنبعث عند إضافة نيوكليوتيد إلى السلسلة المُكمّلة بواسطة إنزيمات تحتوي على أصباغ فلورية. أما شركة Oxford Nanopore Technologies فهي شركة أخرى تُطوّر أجهزة تسلسل من الجيل الثالث باستخدام أنظمة إلكترونية تعتمد على تقنيات استشعار المسام النانوية .

مصنعي أجهزة تسلسل الحمض النووي

تم تطوير وتصنيع وبيع أجهزة تسلسل الحمض النووي من قبل الشركات التالية، من بين شركات أخرى.

روش

كان جهاز تسلسل الحمض النووي 454 أول جهاز تسلسل من الجيل التالي يحقق نجاحًا تجاريًا. [ 10 ] طُوّر هذا الجهاز بواسطة شركة 454 لعلوم الحياة ، واشترته شركة روش في عام 2007. يعتمد جهاز 454 على الكشف عن البيروفوسفات الناتج عن تفاعل بوليميراز الحمض النووي عند إضافة نيوكليوتيد إلى السلالة القالبية.

أنتجت شركة روش نظامين يعتمدان على تقنية التسلسل الناري: نظام GS FLX+ ونظام GS Junior. [ 11 ] يوفر نظام GS FLX+ قراءات بطول 1000 زوج قاعدي تقريبًا، بينما يوفر نظام GS Junior قراءات بطول 400 زوج قاعدي. [ 12 ] [ 13 ] أُطلق نظام 454 GS FLX Titanium، وهو سلف نظام GS FLX+، في عام 2008، محققًا إنتاجية بيانات تبلغ 0.7 جيجابايت لكل تشغيل، بدقة 99.9% بعد تطبيق مرشح الجودة، وطول قراءة يصل إلى 700 زوج قاعدي. في عام 2009، أطلقت روش نظام GS Junior، وهو نسخة مكتبية من جهاز التسلسل 454، بطول قراءة يصل إلى 400 زوج قاعدي، مع تبسيط تحضير المكتبات ومعالجة البيانات.

من مزايا أنظمة 454 سرعة تشغيلها. ويمكن تقليل الحاجة إلى العمالة من خلال أتمتة تحضير المكتبات وأتمتة تفاعل البلمرة المتسلسل المستحلب جزئيًا. أما من عيوب نظام 454 فهو قابليته للخطأ عند تقدير عدد القواعد في سلسلة طويلة من النيوكليوتيدات المتطابقة. ويُعرف هذا الخطأ بخطأ التكرار المتجانس، ويحدث عند وجود ست قواعد متطابقة أو أكثر متتالية. [ 14 ] ومن عيوبه أيضًا ارتفاع سعر الكواشف نسبيًا مقارنةً بأجهزة التسلسل الأخرى من الجيل التالي.

في عام 2013، أعلنت شركة روش أنها ستوقف تطوير تقنية 454 وستتخلص تدريجياً من أجهزة 454 تماماً في عام 2016 عندما تصبح تقنيتها غير قادرة على المنافسة. [ 15 ] [ 16 ]

تُنتج شركة روش عددًا من أدوات البرمجيات المُحسّنة لتحليل بيانات تسلسل 454. [ 17 ] مثل،

  • يقوم برنامج GS Run Processor بتحويل الصور الخام الناتجة عن عملية التسلسل إلى قيم شدة الإشارة. [ 18 ] تتكون هذه العملية من خطوتين رئيسيتين: معالجة الصور ومعالجة الإشارات. كما يُطبّق البرنامج أيضًا عمليات التطبيع وتصحيح الإشارات وتحديد القواعد وتقييم جودة القراءات الفردية. ويُخرج البرنامج البيانات في ملفات بتنسيق SFF (تنسيق مخطط التدفق القياسي) لاستخدامها في تطبيقات تحليل البيانات (GS De Novo Assembler، أو GS Reference Mapper، أو GS Amplicon Variant Analyzer).
  • يُعدّ برنامج GS De Novo Assembler أداةً لتجميع الجينومات الكاملة التي يصل حجمها إلى 3 جيجابايت من قراءات التسلسل العشوائي (shotgun) وحدها أو بالاشتراك مع بيانات التسلسل المزدوج (paired end) المُولّدة بواسطة أجهزة التسلسل 454. كما يدعم البرنامج تجميع النسخ (بما في ذلك التحليل)، بالإضافة إلى الكشف عن متغيرات الأشكال المتغايرة . [ 17 ]
  • يقوم برنامج GS Reference Mapper بربط القراءات القصيرة بجينوم مرجعي ، مُولِّدًا تسلسلًا توافقيًا . يستطيع البرنامج إنشاء ملفات إخراج للتقييم، تُشير إلى عمليات الإدخال والحذف والتغيرات النوكليوتيدية المفردة (SNPs). كما يُمكنه التعامل مع الجينومات الكبيرة والمعقدة مهما كان حجمها. [ 17 ]
  • أخيرًا، يقوم محلل متغيرات تضخيم الحمض النووي GS بمحاذاة قراءات عينات التضخيم مع مرجع، لتحديد المتغيرات (المرتبطة وغير المرتبطة) وتكراراتها. كما يمكن استخدامه للكشف عن المتغيرات غير المعروفة والمنخفضة التكرار. ويتضمن أدوات رسومية لتحليل المحاذاة. [ 17 ]

إلومينا

جهاز تسلسل الجينات Illumina Genome Analyzer II

تُنتج شركة Illumina عددًا من أجهزة التسلسل الجيني من الجيل التالي باستخدام تقنية مُكتسبة من شركة Manteia Predictive Medicine ومُطورة من قِبل شركة Solexa. [ 19 ] وتُصنّع Illumina عددًا من أجهزة التسلسل الجيني من الجيل التالي باستخدام هذه التقنية، بما في ذلك HiSeq وGenome Analyzer IIx وMiSeq وHiScanSQ، والتي يُمكنها أيضًا معالجة المصفوفات الدقيقة . [ 20 ]

طُرحت التقنية التي أدت إلى ظهور أجهزة تسلسل الحمض النووي هذه لأول مرة من قِبل شركة Solexa عام 2006 تحت اسم Genome Analyzer. [ 10 ] استحوذت شركة Illumina على Solexa عام 2007. يستخدم Genome Analyzer طريقة التسلسل بالتخليق. أنتج النموذج الأول 1 جيجابايت لكل عملية تشغيل. خلال عام 2009، زاد الإنتاج من 20 جيجابايت لكل عملية تشغيل في أغسطس إلى 50 جيجابايت لكل عملية تشغيل في ديسمبر. في عام 2010، أطلقت Illumina جهاز HiSeq 2000 بإنتاجية بلغت 200 جيجابايت، ثم 600 جيجابايت لكل عملية تشغيل، والتي تستغرق 8 أيام. عند إطلاقه، وفّر HiSeq 2000 أحد أرخص منصات التسلسل، حيث بلغت تكلفته 0.02 دولار أمريكي لكل مليون قاعدة، وفقًا لتقديرات معهد بكين لعلم الجينوم .

في عام 2011، أصدرت شركة Illumina جهاز تسلسل الحمض النووي المكتبي MiSeq. عند إصداره، كان بإمكان MiSeq إنتاج 1.5 جيجابايت لكل عملية تسلسل باستخدام قراءات مزدوجة النهاية بطول 150 زوجًا من القواعد. ويمكن إتمام عملية التسلسل في غضون 10 ساعات عند استخدام نظام تحضير عينات الحمض النووي الآلي. [ 10 ]

يستخدم جهاز Illumina HiSeq أداتين برمجيتين لحساب عدد وموقع تجمعات الحمض النووي لتقييم جودة التسلسل: نظام التحكم HiSeq وجهاز التحليل الفوري. تساعد هذه الطرق في تحديد ما إذا كانت التجمعات المجاورة تتداخل مع بعضها البعض. [ 10 ]

تقنيات الحياة

تُنتج شركة لايف تكنولوجيز (التي تُعرف الآن باسم ثيرمو فيشر ساينتيفيك ) أجهزة تسلسل الحمض النووي تحت العلامتين التجاريتين أبلايد بيوسيستمز وآيون تورنت . تُصنّع أبلايد بيوسيستمز منصة التسلسل من الجيل التالي SOLiD، [ 21 ] وأجهزة تسلسل الحمض النووي القائمة على تقنية سانجر، مثل جهاز التحليل الجيني 3500. [ 22 ] أما تحت العلامة التجارية آيون تورنت، فتُنتج أبلايد بيوسيستمز أربعة أجهزة تسلسل من الجيل التالي: نظام آيون بي جي إم، ونظام آيون بروتون، ونظام آيون إس 5، ونظام آيون إس 5 إكس إل. [ 23 ] ويُعتقد أيضًا أن الشركة تُطوّر جهاز تسلسل الحمض النووي الشعيري الجديد الخاص بها، والذي يُسمى SeqStudio، والمُقرر إصداره في أوائل عام 2018. [ 24 ]

استحوذت شركة Applied Biosystems على شركة SOLiD Systems في عام 2006. وتعتمد تقنية SOLiD على التسلسل بالربط والترميز ثنائي القاعدة . أُطلق أول نظام SOLiD في عام 2007، حيث أنتج قراءات بطول 35 زوجًا قاعديًا و3 جيجابايت من البيانات لكل دورة. بعد خمس ترقيات، أُصدر نظام التسلسل 5500xl في عام 2010، مما زاد طول القراءة بشكل ملحوظ إلى 85 زوجًا قاعديًا، وحسّن الدقة إلى 99.99%، وأنتج 30 جيجابايت من البيانات لكل دورة مدتها 7 أيام. [ 10 ]

لا يزال طول القراءة المحدود لتقنية SOLiD يمثل عيبًا كبيرًا [ 25 ] ، وقد حدّ ذلك إلى حد ما من استخدامها في التجارب التي لا يكون فيها طول القراءة بالغ الأهمية، مثل إعادة التسلسل وتحليل النسخ الجيني ، ومؤخرًا تجارب ChIP-Seq وتجارب المثيلة. [ 10 ] وقد أصبح وقت تحضير عينات الحمض النووي لأنظمة SOLiD أسرع بكثير مع أتمتة تحضير مكتبات التسلسل، مثل نظام Tecan. [ 10 ]

يمكن فك تشفير بيانات فضاء الألوان التي تنتجها منصة SOLiD إلى قواعد الحمض النووي لإجراء المزيد من التحليلات، إلا أن البرامج التي تأخذ معلومات فضاء الألوان الأصلية في الاعتبار تُعطي نتائج أكثر دقة. وقد أصدرت شركة Life Technologies برنامج BioScope [ 26 ] ، وهو حزمة لتحليل البيانات تُستخدم في إعادة التسلسل، وتقنية ChiP-Seq، وتحليل النسخ الجيني. ويستخدم البرنامج خوارزمية MaxMapper لرسم خرائط قراءات فضاء الألوان.

بيكمان كولتر

سبق لشركة Beckman Coulter (التي تُعرف الآن باسم Danaher ) أن أنتجت أجهزة تسلسل الحمض النووي (DNA) القائمة على إنهاء السلسلة والرحلان الكهربائي الشعيري تحت اسم الطراز CEQ، بما في ذلك جهاز CEQ 8000. [ 27 ] وتُنتج الشركة حاليًا نظام GeXP لتحليل الجينات، الذي يستخدم تقنية تسلسل إنهاء الصبغة . [ 28 ] وتعتمد هذه الطريقة على استخدام جهاز التدوير الحراري بطريقة مشابهة لتفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR) لفصل سلاسل الحمض النووي، وربطها، وتمديدها، مما يؤدي إلى تضخيم الأجزاء المتسلسلة. [ 29 ] [ 30 ]

باسيفيك بيوساينسز

تُنتج شركة باسيفيك بيوساينسز نظامي التسلسل PacBio RS وSequel باستخدام طريقة التسلسل في الوقت الحقيقي لجزيء واحد (SMRT). [ 31 ] يُمكن لهذا النظام إنتاج قراءات يصل طولها إلى آلاف الأزواج القاعدية. ويتم تصحيح أخطاء القراءة الأولية العالية إما باستخدام التوافق الدائري - حيث تُقرأ نفس السلسلة مرارًا وتكرارًا - أو باستخدام استراتيجيات تجميع مُحسّنة . [ 32 ] وقد أفاد العلماء بدقة تصل إلى 99.9999% باستخدام هذه الاستراتيجيات. [ 33 ] أُطلق نظام Sequel في عام 2015 بسعة مُحسّنة وسعر أقل. [ 34 ] [ 35 ]

تم استخدام جهاز تسلسل الحمض النووي MinION من شركة Oxford Nanopore (أسفل اليمين) في أول عملية تسلسل للحمض النووي في الفضاء في أغسطس 2016 بواسطة رائدة الفضاء كاثلين روبينز . [ 36 ]

أوكسفورد نانوبور

يعتمد جهاز تسلسل الحمض النووي MinION من شركة Oxford Nanopore Technologies على تقنية تسلسل النانو المسامية المتطورة لتحليل الأحماض النووية . [ 37 ] يبلغ طول الجهاز أربع بوصات ويستمد طاقته من منفذ USB . يقوم MinION بفك تشفير الحمض النووي مباشرةً عند سحب الجزيء بمعدل 450 قاعدة/ثانية عبر مسام نانوية معلقة في غشاء. [ 38 ] تشير التغيرات في التيار الكهربائي إلى القاعدة الموجودة. في البداية، كانت دقة الجهاز تتراوح بين 60 و85%، مقارنةً بـ 99.9% في الأجهزة التقليدية. [ 39 ] حتى النتائج غير الدقيقة قد تكون مفيدة لأنها تُنتج قراءات طويلة. [ 40 ] في أوائل عام 2021، استخدم باحثون من جامعة كولومبيا البريطانية علامات جزيئية خاصة وتمكنوا من تقليل معدل الخطأ في الجهاز من 5 إلى 15% إلى أقل من 0.005% حتى عند تسلسل العديد من سلاسل الحمض النووي الطويلة في وقت واحد. [ 41 ] هناك إصداران آخران من المنتج يعتمدان على MinION؛ الأول هو جهاز GridION، وهو جهاز تسلسل أكبر قليلاً، يعالج ما يصل إلى خمس خلايا تدفق MinION في وقت واحد. أما الثاني فهو جهاز PromethION الذي يستخدم ما يصل إلى 100,000 مسام بالتوازي، وهو أكثر ملاءمة لتسلسل كميات كبيرة. [ 42 ]

إم جي آي

تُنتج شركة MGI أجهزة تسلسل عالية الإنتاجية للبحوث العلمية والتطبيقات السريرية، مثل DNBSEQ-G50 وDNBSEQ-G400 وDNBSEQ-T7، باستخدام تقنية DNBSEQ الخاصة بها. [ 43 ] تعتمد هذه التقنية على تسلسل كرات الحمض النووي النانوية وتقنيات تركيب مرساة المجسات التوافقية، حيث تُحمّل كرات الحمض النووي النانوية (DNBs) على شريحة مصفوفة منقوشة عبر نظام مائع، ثم يُضاف بادئ تسلسل إلى منطقة المحول في كرات الحمض النووي النانوية للتهجين . يُمكن لجهاز DNBSEQ-T7 توليد قراءات قصيرة على نطاق واسع جدًا - يصل إلى 60 جينومًا بشريًا يوميًا. [ 44 ] استُخدم جهاز DNBSEQ-T7 لتوليد قراءات مزدوجة النهاية بطول 150 زوجًا قاعديًا، بتسلسل 30X، لتسلسل جينوم فيروس SARS-CoV-2 أو COVID-19 لتحديد المتغيرات الجينية التي تزيد من الاستعداد للإصابة بمرض COVID-19 الحاد. [ 45 ] باستخدام تقنية مبتكرة، قام باحثون من بنك الجينات الوطني الصيني بتسلسل مكتبات خالية من تفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR) على مصفوفات DNBSEQ الخالية من تفاعل البوليميراز المتسلسل من شركة MGI، ليحصلوا لأول مرة على تسلسل جينومي كامل حقيقي خالٍ من تفاعل البوليميراز المتسلسل . [ 46 ] استُخدمت تقنية MGISEQ-2000 في تسلسل الحمض النووي الريبوزي أحادي الخلية لدراسة الآلية المرضية الكامنة والتعافي لدى مرضى كوفيد-19، كما نُشر في مجلة Nature Medicine . [ 47 ]

مقارنة

تُظهر العروض الحالية في تكنولوجيا تسلسل الحمض النووي لاعبًا مهيمنًا: Illumina (ديسمبر 2019)، تليها PacBio و MGI و Oxford Nanopore .

مقارنة المقاييس وأداء أجهزة تسلسل الحمض النووي من الجيل التالي. [ 48 ]
جهاز التسلسلIon Torrent PGM [ 5 ] [ 49 ] [ 50 ]454 GS FLX [ 10 ]HiSeq 2000 [ 5 ] [ 10 ]SOLiDv4 [ 10 ]باكبيو [ 5 ] [ 51 ]سانجر 3730xl [ 10 ]MGI DNBSEQ-G400 [ 52 ]
الشركة المصنعةأيون تورنت (لايف تكنولوجيز)454 علوم الحياة (روش)إلوميناشركة أبلايد بيوسيستمز (لايف تكنولوجيز)باسيفيك بيوساينسزشركة أبلايد بيوسيستمز (لايف تكنولوجيز)إم جي آي
كيمياء التسلسلتسلسل أشباه الموصلات الأيونيةالتسلسل الناريالتسلسل بالتخليق القائم على البوليميرازالتسلسل القائم على الربطالنيوكليوتيدات الفلورية المرتبطة بالفوسفورإنهاء سلسلة ثنائي ديوكسيالتسلسل بالتخليق القائم على البوليميراز
نهج التضخيمتفاعل البوليميراز المتسلسل المستحلبتفاعل البوليميراز المتسلسل المستحلبتضخيم الجسرتفاعل البوليميراز المتسلسل المستحلبجزيء واحد؛ بدون تضخيمتفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR)توليد كرات نانوية من الحمض النووي (DNB)
مخرجات البيانات لكل تشغيل100-200 ميجابايت0.7 جيجابايت600 جيجابايت120 جيجابايت0.5 - 1.0 جيجابايت1.9~84 كيلوبايت1440 جيجابايت / 1500-1800 ميجا قراءة
دقة99%99.9%99.9%99.94%88.0% (>99.9999% CCS أو HGAP)99.999%99.90%
الوقت لكل جولةساعاتين24 ساعةمن 3 إلى 10 أيام7-14 يومًا2-4 ساعاتمن 20 دقيقة إلى 3 ساعات3-5 أيام
طول القراءة200-400 نقطة أساسية700 نقطة أساس100x100 زوج قاعدي طرفي50x50 زوجًا من الأطراف14000 نقطة أساسية ( N50 )400-900 نقطة أساس100/150/200 زوج قاعدي طرفي
تكلفة التشغيل الواحد350 دولارًا أمريكيًا7000 دولار أمريكي6000 دولار أمريكي (30 ضعف الجينوم البشري)4000 دولار أمريكي125-300 دولار أمريكي4 دولارات أمريكية (قراءة/رد فعل واحد)غير متوفر
التكلفة لكل ميغابايت1.00 دولار أمريكي10 دولارات أمريكية0.07 دولار أمريكي0.13 دولار أمريكي0.13 دولار - 0.60 دولار أمريكي2400 دولار أمريكي0.007 دولار
تكلفة الجهاز الواحد80,000 دولار أمريكي500,000 دولار أمريكي690 ألف دولار أمريكي495,000 دولار أمريكي695,000 دولار أمريكي95000 دولار أمريكيغير متوفر

مراجع

  1. ↑ كوك-ديغان، روبرت مولان (1991). "أصول مشروع الجينوم البشري" . مجلة FASEB . 5 (1). جامعة واشنطن: 8-11 . doi : 10.1096/fasebj.5.1.1991595 . PMID 1991595. S2CID 37792736. تاريخ الاسترجاع: 20 أكتوبر 2014 .  
  2. 1 2 3 ميتزكر، إم إل (2005). "التقنيات الناشئة في تسلسل الحمض النووي" . أبحاث الجينوم . 15 (12): 1767-1776 . doi : 10.1101/gr.3770505 . PMID 16339375 . 
  3. 1 2 هاتشيسون، سي إيه الثالث. (2007). "تسلسل الحمض النووي: من المختبر إلى سرير المريض وما بعده" . أبحاث الأحماض النووية . 35 (18): 6227-6237 . doi : 10.1093/nar/gkm688 . PMC 2094077. PMID 17855400 .  
  4. 1 2 ف. س. كولينز؛ م. مورغان؛ أ. باترينوس (2003). "مشروع الجينوم البشري: دروس من علم الأحياء واسع النطاق" . مجلة ساينس . 300 (5617): 286-290 . Bibcode : 2003Sci...300..286C . doi : 10.1126/science.1084564 . PMID 12690187. S2CID 22423746 .  
  5. 1 2 3 4 كويل، مايكل أ.؛ سميث، ميريام؛ كوبلاند، بول؛ أوتو، توماس د.؛ هاريس، سيمون ر.؛ كونور، توماس ر.؛ بيرتوني، آنا؛ سويردلو، هارولد ب.؛ غو، يونغ (24 يوليو 2012). "قصة ثلاث منصات تسلسل من الجيل التالي: مقارنة بين أجهزة التسلسل Ion Torrent و Pacific Biosciences و Illumina MiSeq" . BMC Genomics . 13 (1): 341. doi : 10.1186/1471-2164-13-341 . ISSN 1471-2164 . PMC 3431227. PMID 22827831 .   
  6. ↑ مايكل أ. كويل؛ إيوانكا كوزاريوا؛ فرانسيس سميث؛ أيلوين سكالي؛ فيليب ج. ستيفنز؛ ريتشارد دوربين؛ هارولد سويردلو؛ دانيال ج. تيرنر (2008). "تحسينات مركز جينومي كبير لنظام تسلسل Illumina" . Nat Methods . 5 (12): 1005–1010 . Bibcode : 2008NatCB...5.1005Q . doi : 10.1038/ nmeth.1270 . PMC 2610436. PMID 19034268 .  
  7. ↑ لي، هينغ؛ روان، جو؛ دوربين، ريتشارد (1 نوفمبر 2008). "رسم خرائط قراءات تسلسل الحمض النووي القصيرة وتحديد المتغيرات باستخدام درجات جودة رسم الخرائط" . أبحاث الجينوم . 18 (11): 1851-1858 . doi : 10.1101/gr.078212.108 . ISSN 1088-9051 . PMC 2577856. PMID 18714091 .   
  8. ↑ جيلبرت دبليو، ماكسام أ (1973). "تسلسل النيوكليوتيدات لمشغل اللاكتوز" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 70 (12): 13581-3584 . رمز Bibcode : 1973PNAS...70.3581G . doi : 10.1073/pnas.70.12.3581 . PMC 427284. PMID 4587255 .  
  9. ↑ سانجر ف، كولسون أ.ر. (مايو 1975). "طريقة سريعة لتحديد التسلسلات في الحمض النووي عن طريق التخليق المُحفَّز باستخدام بوليميراز الحمض النووي". مجلة البيولوجيا الجزيئية 94 (3): 441-448 . doi : 10.1016/0022-2836(75)90213-2 . PMID 1100841 . 
  10. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 لين ليو؛ ينهو لي؛ سيليانغ لي؛ ني هو؛ ييمين هي؛ راي بونغ؛ داني لين؛ ليهوا لو؛ ماغي لو (2012). " مقارنة أنظمة التسلسل من الجيل التالي" . مجلة الطب الحيوي والتكنولوجيا الحيوية . 2012 251364. doi : 10.1155/2012/251364 . PMC 3398667. PMID 22829749 .  
  11. ↑ "المنتجات: 454 علوم الحياة، إحدى شركات روش" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 13 سبتمبر 2012. تم الاطلاع عليه بتاريخ 5 سبتمبر 2012 .
  12. ↑ "المنتجات - نظام GS FLX+: 454 علوم الحياة، إحدى شركات روش" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 2012-09-05 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2012-09-05 .
  13. ↑ "المنتجات - نظام GS Junior: 454 علوم الحياة، إحدى شركات روش" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 13 سبتمبر 2012. تم الاطلاع عليه بتاريخ 5 سبتمبر 2012 .
  14. ↑ مارديس، إيلين ر . (1 سبتمبر 2008). "أساليب تسلسل الحمض النووي من الجيل التالي". المراجعة السنوية لعلم الجينوم وعلم الوراثة البشرية . 9 (1): 387-402 . doi : 10.1146/annurev.genom.9.081307.164359 . PMID 18576944. S2CID 2484571 .  
  15. ↑ "شركة روش تغلق أعمال تسلسل الحمض النووي 454" . موقع GenomeWeb . 15-10-2013.
  16. ↑ ديفيز، كيفن (23 أبريل 2013). "روش تغلق برامج أبحاث الجيل الثالث من تقنية التسلسل الجيني" . منشورات - عالم تكنولوجيا المعلومات الحيوية .
  17. ١ ٢ ٣ ٤ "المنتجات - برامج التحليل: 454 لايف ساينس، إحدى شركات روش" . مؤرشف من الأصل بتاريخ ١٩ فبراير ٢٠٠٩. تم الاطلاع عليه بتاريخ ٢٣ أكتوبر ٢٠١٣ .
  18. ↑ "دليل برنامج نظام تسلسل الجينوم FLX، الإصدار 2.3" (ملف PDF) . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 29-05-2022 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 23-10-2013 .
  19. ↑ مارسيال، جين جي. (6 نوفمبر 2006). "تقدم سوليكسا يكمن في الجينات" . بلومبيرغ . تم الاطلاع عليه في 10 يناير 2022 .
  20. ↑ "أنظمة التسلسل والمصفوفات الدقيقة" . www.illumina.com .
  21. ↑ "Applied Biosystems - US" . www.thermofisher.com .
  22. ↑ "تسلسل سانجر وتحليل الشظايا بواسطة CE - الولايات المتحدة" . www.thermofisher.com .
  23. ↑ "Ion Torrent" .
  24. ↑ "جهاز التحليل الجيني Applied Biosystems SeqStudio - الولايات المتحدة" .
  25. ↑ "Applied Biosystems - US" . www.thermofisher.com .
  26. ↑ "التسلسل - الولايات المتحدة" . www.thermofisher.com .
  27. ↑ براون، روس د.؛ هو، ب. جوي (2008-02-01). الورم النخاعي المتعدد: الأساليب والبروتوكولات . سبرينغر ساينس آند بيزنس ميديا. ISBN 978-1-59259-916-5.
  28. ↑ "دليل استخدام برنامج GenomeLab GeXP" (ملف PDF) . كلية ميدغار إيفرز ، جامعة مدينة نيويورك . أغسطس 2014. مؤرشف (ملف PDF) من النسخة الأصلية بتاريخ 5 ديسمبر 2021.
  29. ↑ راي، أليكس جيه؛ كاماث، راشمي إم؛ جيرالد، ويليام؛ فليشر، مارتن (29 أكتوبر 2008). "التحقق التحليلي من جهاز GeXP وتصميم سير عمل لاكتشاف المؤشرات الحيوية للسرطان باستخدام تحليل التعبير الجيني المتعدد". الكيمياء التحليلية والكيمياء الحيوية التحليلية . 393 (5): 1505-1511 . doi : 10.1007/s00216-008-2436-7 . PMID 18958454. S2CID 46721686 .  
  30. ↑ شركة بيكمان كولتر - نظام تحليل الجينات GenomeLab GeXP
  31. ↑ "أنظمة باكبيو سيكويل" .
  32. ↑ كورين، إس؛ شاتز، إم سي؛ والينز، بي بي؛ مارتن، جيه؛ هوارد، جيه تي؛ غاناباثي، جي؛ وانغ، زد؛ راسكو، دي إيه؛ ماكومبي، دبليو آر؛ جارفيس، إي دي؛ فيليبي، إيه إم (1 يوليو 2012). "التصحيح الهجين للأخطاء والتجميع من الصفر لقراءات تسلسل الجزيء المفرد" . مجلة نيتشر للتكنولوجيا الحيوية . 30 (7): 693-700 . doi : 10.1038/nbt.2280 . PMC 3707490. PMID 22750884 .  
  33. ↑ تشين، تشين-شان؛ ألكسندر، ديفيد هـ.؛ ماركس، باتريك؛ كلامر، آرون أ.؛ دريك، جيمس؛ هاينر، شيريل؛ كلوم، أليسيا؛ كوبلاند، أليكس؛ هودلستون، جون؛ إيشلر، إيفان إي.؛ تيرنر، ستيفن و.؛ كورلاش، جوناس (2013). "تجميعات جينوم ميكروبي غير هجينة وكاملة من بيانات تسلسل SMRT طويلة القراءة". Nature Methods . 10 (6): 563–569 . doi : 10.1038 / nmeth.2474 . PMID 23644548. S2CID 205421576 .  
  34. ↑ كرول، آرون (1 أكتوبر 2015). "تكملة جديرة: نظام التسلسل الجديد من PacBio" .
  35. ↑ "باكبيو تطلق نظام تسلسل جزيء واحد ذو إنتاجية أعلى وتكلفة أقل" . أكتوبر 2015.
  36. ↑ غاسكيل، ميليسا (29 أغسطس 2016). "أول تسلسل للحمض النووي في الفضاء يُغيّر قواعد اللعبة" . ناسا . تم الاطلاع عليه في 26 أكتوبر 2016 .
  37. ↑ تايلر، أندريا د.؛ ماتاسيجي، لورا؛ أورفانو، شانتيل ج.؛ شميدت، ليزا؛ أنتوناتيون، كيم س.؛ مولفي، مايكل ر.؛ كوربيت، سيندي ر. (19 يوليو 2018). "تقييم جهاز تسلسل MinION من أوكسفورد نانوبور لتطبيقات تسلسل الجينوم الكامل للميكروبات" . التقارير العلمية . 8 (1): 10931. Bibcode : 2018NatSR...810931T . doi : 10.1038/ s41598-018-29334-5 . ISSN 2045-2322 . PMC 6053456. PMID 30026559 .   
  38. ↑ جاين، ميتن؛ كورين، سيرجي؛ ميغا، كارين هـ .؛ كويك، جوش؛ راند، آرثر س.؛ ساساني، توماس أ.؛ تايسون، جون ر.؛ بيغز، أندرو د.؛ ديلثي، ألكسندر ت.؛ فيدز، إيان ت.؛ مالا، سونير (29 يناير 2018). "تسلسل وتجميع الجينوم البشري باستخدام تقنية النانو بور مع قراءات فائقة الطول" . مجلة نيتشر للتكنولوجيا الحيوية . 36 (4): 338-345 . Bibcode : 2018NatBi..36..338J . doi : 10.1038 / nbt.4060 . ISSN 1546-1696 . PMC 5889714. PMID 29431738 .   
  39. ↑ "جهاز تسلسل الحمض النووي MinION بحجم USB يخضع لاختبارات عملية" . Engadget . 19 سبتمبر 2014. تم الاطلاع عليه بتاريخ 5 ديسمبر 2021 .
  40. ↑ لو، هينغيون؛ جيوردانو، فرانشيسكا؛ نينغ، زيمين (2016-10-01). "تسلسل أوكسفورد نانوبور مين أيون وتجميع الجينوم" . علم الجينوم، علم البروتينات والمعلوماتية الحيوية . ملحق: البيانات الضخمة والطب الدقيق. 14 (5): 265-279 . doi : 10.1016/j.gpb.2016.05.004 . ISSN 1672-0229 . PMC 5093776. PMID 27646134 .   
  41. ↑ "طريقة جديدة تساعد جهاز تسلسل الحمض النووي بحجم الجيب على تحقيق دقة شبه مثالية" . ساينس ديلي . تم الاطلاع عليه بتاريخ 5 ديسمبر 2021 .
  42. ↑ ريغالادو، أنطونيو (17 سبتمبر 2014). "جهاز تسلسل الحمض النووي الجديد والمتطور يصل أخيرًا إلى أيدي الباحثين" . مجلة التكنولوجيا . تم الاطلاع عليه في 3 أكتوبر 2014 .
  43. ↑ لوميو، جوليانا؛ دكتوراه (2020-12-03). "تحليل الجينوم ينتقل إلى المستوى التالي" . GEN - أخبار الهندسة الوراثية والتكنولوجيا الحيوية . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2021-12-20 .
  44. ↑ كيم، هاك مين؛ جيون، سونغوون؛ تشونغ، أوكسونغ؛ جون، جي هون؛ كيم، هوي سو؛ بلازيت، أستا؛ لي، هوانغ يول؛ يو، يونغسوك؛ تشو، يون سونغ؛ بولسر، دان م؛ بهاك، جونغ (2021-03-01). "تحليل مقارن لسبع منصات تسلسل قراءة قصيرة باستخدام الجينوم المرجعي الكوري: معيار تسلسل MGI و Illumina لتسلسل الجينوم الكامل" . GigaScience . 10 ( 3) giab014. doi : 10.1093/gigascience/giab014 . ISSN 2047-217X . PMC 7953489. PMID 33710328 .   
  45. ↑ سي أنوكام، كينغسلي؛ إي باسي، باسي (2020). "تحديد الاستعداد الجيني للإصابة بمرض كوفيد-19 الحاد لدى رجل نيجيري سليم، باستخدام منصة Nebula Genomics Gene.iobio" (ملف PDF) . مجلة علوم المختبرات الطبية . 30 (4): 62-75 . doi : 10.5281/zenodo.4399050 . ISSN 1116-1043 . S2CID 244988198 .  
  46. ^ شين ، هانجي. ليو، بينجوان؛ لي، تشانتشينغ؛ تشن، فانغ. جيانغ، هوي؛ شي، شيمينغ. شي، يانغ؛ لي، تشياولينج؛ وانغ، شياو جوي؛ تشاو، جينغ؛ ليانغ، شينمينغ. شيه، ينلونغ؛ وانغ لين. تيان، وينلان؛ بيرنتسين، تام؛ أليكسييف، أندريه؛ لو، يينلينغ؛ غونغ، ميهوا؛ لي، جيجوانج؛ شو، تشونغ جون؛ باروا، نينا؛ درماناك، سنيزانا؛ داي، سيجي؛ مي، زيلان؛ رن، هان؛ لين زهي. تشن، آو. تشانغ، وينوي. مو فنغ. شو، شون؛ تشاو، شيا؛ جيانغ، يوان؛ درماناك، رادوجي (23 ديسمبر 2019). "التسلسل المتقدم للجينوم الكامل باستخدام سير عمل تسلسل متوازي ضخم خالٍ تمامًا من تفاعل البوليميراز المتسلسل". bioRxiv 10.1101/2019.12.20.885517 . 
  47. ^ لياو، مينجفينج؛ ليو، يانغ؛ يوان، جينغ؛ ون، يانلينج؛ شو، جانج؛ تشاو، جوانجوان؛ تشنغ، لين؛ لي، جينكسيو؛ وانغ، شين؛ وانغ، فوشيانغ. ليو ، لي (12 مايو 2020). "منظر طبيعي للخلية الواحدة للخلايا المناعية القصبية السنخية لدى مرضى كوفيد-19" . طب الطبيعة . 26 (6): 842– 844. بيب كود : 2020NatMe..26..842L . دوى : 10.1038/s41591-020-0901-9 . ISSN 1546-170X . بميد 32398875 . S2CID 218593518 .   
  48. ↑ شندور، ج.؛ جي، هـ . (2008). "تسلسل الحمض النووي من الجيل التالي". نات. بيوتكنولوجي . 26 (10): 1135-1145 . doi : 10.1038/nbt1486 . ​​PMID 18846087. S2CID 6384349 .  
  49. ↑ كارو، جوليا (2010-03-02). "شركة Ion Torrent Systems تعرض جهاز تسلسل إلكتروني بقيمة 50,000 دولار في مؤتمر AGBT" . GenomeWeb .
  50. ↑ "Ion PGM - Ion Torrent" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 20-09-2012 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 13-02-2013 .
  51. ↑ "الصفحة الرئيسية - PacBio - التسلسل بثقة" . PacBio .
  52. ^ صن، شياو هوان؛ وانغ، جينغجينغ؛ فانغ، تشاو؛ لي، جيجوانج؛ هان، مو؛ وي، شياو فانغ؛ تشنغ، هاوتيان؛ لو، شياو تشينغ؛ غونغ، ميهوا؛ شياو، ليانغ. هو، يويهوا؛ سونغ زيوي (2020-07-03). "تم فحص تسلسل الترميز الاستقلابي الفعال والمستقر من جهاز التسلسل DNBSEQ-G400 من خلال تحليل مجتمع فطري كبير". bioRxiv 10.1101/2020.07.02.185710 .