توالی یابی نسل جدید NGS
توالی یابی نسل جدید NGS یک فناوری پیشرفته برای تعیین ترتیب بازهای DNA و RNA است که امکان تحلیل سریع، دقیق و همزمان هزاران ژن را فراهم میکند. این تکنیک از سال 2005 وارد حوزه ژنومیک شد و در ابتدا با نام توالییابی موازی انبوه (Massively Parallel Sequencing) شناخته میشد؛ زیرا برخلاف روش سنتی سنگر (Sanger) که تنها یک توالی را در هر بار بررسی میکرد، NGS قادر است چندین میلیون قطعه DNA را به طور همزمان توالییابی کند.
در حالیکه روش Sanger همچنان به عنوان استاندارد طلایی برای بررسی تعداد محدود ژنها و نمونهها استفاده میشود، NGS امکان شناسایی انواع گستردهای از تغییرات ژنتیکی را در مدت زمان کوتاه و با هزینه کمتر فراهم کرده است. این روش نهتنها برای کشف جهشهای ژنتیکی، بلکه برای تحلیل ترانسکریپتوم، بررسی واریانتهای ساختاری، ارزیابی تعداد کپی ژنها و حتی RNA فیوژنها کاربرد دارد.
آزمایش NGS چیست؟
سرعت بالا، دقت بیشتر، نیاز کمتر به نمونه و توانایی شناسایی واریانتهای با فراوانی پایین از جمله مزایایی هستند که باعث شدهاند توالی یابی نسل جدید NGS به ابزاری تحولآفرین در پژوهش و پزشکی تبدیل شود. امروزه این فناوری در زمینههای مختلف مانند تشخیص بیماریهای ژنتیکی، انکولوژی، زیستفناوری، سلامت باروری، کشاورزی، محیط زیست و پزشکی قانونی بهطور گسترده استفاده میشود.
مراحل انجام NGS
فناوری NGS در واقع چند نوع روش مختلف را در بر میگیرد که بهتر است هرکدام با نام تخصصی خود شناخته شوند تا واژه کلی NGS:
توالییابی با خوانش کوتاه (Short-read sequencing)
در این روش، ژنوم به قطعات کوچک 50 تا 300 نوکلئوتیدی شکسته میشود تا امکان توالییابی فراهم گردد.
توالییابی موازی با توان بالا (Massively parallel sequencing)
در این تکنیکهای پرتوان، میلیونها قطعه کوتاه DNA یا RNA بهصورت همزمان توالییابی میشوند. این همان چیزی است که سرعت و کارایی بالای NGS را ممکن میکند.
توالییابی با خوانش بلند (Long-read sequencing)
این فناوری قادر است رشتههای بلند DNA یا RNA بالای 10 هزار نوکلئوتید را بدون نیاز به خرد کردن، به طور مستقیم و یکپارچه توالییابی کند.
کاربردهای توالی یابی نسل جدید NGS
فناوری NGS نوع سوالاتی را که دانشمندان میتوانند مطرح و پاسخ دهند، متحول کرده است. با استفاده از روشهای نوآورانه آمادهسازی نمونه و تحلیل دادهها، دامنه گستردهای از کاربردها ممکن شده است، از جمله:
- توالییابی سریع کل ژنومها
- توالییابی عمیق نواحی هدفمند ژنوم
- RNA-Seq برای کشف واریانتهای جدید RNA، نقاط اسپلیت یا سنجش mRNAها برای تحلیل بیان ژن
- تحلیل عوامل اپیژنتیک مانند متیلاسیون گسترده DNA و تعاملات DNA-پروتئین
- توالییابی نمونههای سرطانی برای بررسی واریانتهای کمیاب سوماتیک، زیرکلونهای تومور و تغییرات ژنتیکی دیگر
- مطالعه میکروبیوم انسانی
- شناسایی پاتوژنهای جدید
این فناوری نه تنها برای تحقیقات پایه در ژنتیک و زیستشناسی مولکولی حیاتی است، بلکه کاربردهای کلینیکی و تشخیصی متعددی نیز دارد و به تدریج به بخشی از رویههای استاندارد آزمایشگاهی در مراکز پزشکی و پژوهشی تبدیل میشود.
این فناوریها انقلابی در رشتههای زیر ایجاد کردهاند:
- سرطانشناسی (Oncology)
- بیماریهای نادر
- بیماریهای عفونی
- تشخیص پیش از تولد (Prenatal diagnostics)
همچنین وارد حوزههای مختلف پزشکی بالینی شدهاند و کاربردهای پژوهشی مهمی دارند؛ از جمله کشف ژنهای بیماریزا و شناسایی علل ژنتیکی بیماریهای پیچیده شایع.
