Forskjellen mellom Microarray og Next Generation Sequencing

Nøkkelforskjell - Microarray vs Next Generation Sequencing
 

DNA-sekvenseringsprosesser brukes mye innen bioteknologi, virologi, medisinsk diagnose og rettsmedisin. Det er en prosess som bestemmer nøyaktig rekkefølgen av nukleotidene, adenin, guanin, tymin og cytosin tilstede i et DNA-molekyl. DNA-sekvenseringsprosedyrer har blitt en akselerant for mirakuløse funn i medisinsk og biologisk forskning. Disse sekvenseringsmetodene har utviklet seg til å sekvensere et komplett genom av individuelle organismer, inkludert mennesker og andre levende arter. Microarrays og Next Generation Sequencing er moderne DNA-sekvenseringsprosedyrer. Microarray teknikk er spesielt basert på hybridisering som inneholder et sett med kjente mål. Neste generasjons sekvensering er basert på syntese (som benytter DNA-polymerase for å innlemme nukleotider) og har evnen til å sekvensere hele genomet uavhengig av tidligere valgte mål. Dette er nøkkelen forskjellen mellom Microarray og Next Generation Sequencing.

INNHOLD

1. Oversikt og nøkkelforskjell
2. Hva er Microarray 
3. Hva er Next Generation Sequencing
4. Likheter mellom Microarray og Next Generation Sequencing
5. Side ved side-sammenligning - Microarray vs Next Generation Sequencing i tabellform
6. Sammendrag

Hva er Microarray?

DNA microarray brukes som et laboratorieverktøy for å identifisere tusenvis av forskjellige genuttrykk samtidig. Det er en solid overflate, det vil si mikroskopdia, som inneholder en samling av mikroskopiske DNA-flekker trykt på den. Hvert trykt punkt inneholder en kjent gensekvens eller et gen. Disse kjente prober som er trykt på lysbildet, tjener som prober for å oppdage genuttrykk. Dette er kjent som et transkriptom. Hybridisering mellom to DNA-tråder er det primære prinsippet mikroarrays er basert på. Det er den komplementære baseparingen av nukleinsyresekvenser med dannelsen av hydrogenbindinger.

Figur 01: Microarray

I første omgang oppsamles mRNA-molekyler fra forsøksprøven og referanseprøven oppnådd fra et sunt individ. Eksperimentelle prøver er hentet fra syke individer; for eksempel en person som lider av kreft. Når de er oppnådd, blir begge mRNA-prøver omdannet til cDNA (komplementært DNA). Deretter merkes hver prøve ved bruk av en fluorescerende probe. De fluorescerende prober er av forskjellige farger for å skille prover cDNA fra referanse-cDNA. For å initiere bindingen av cDNA-molekylene til mikroarray-lysbildet, blandes de to prøvene sammen. Hybridisering er prosessen ved hvilken cDNA-molekylene blir festet til DNA-prober på mikroarray-lysbildet. Når hybridisering er fullført, finner en serie reaksjoner sted for å identifisere og måle uttrykket av hvert gen med utseendet av forskjellige farger i henhold til mengden av genet uttrykt. Resultatene fra mikroarray brukes i opprettelsen av en genuttrykksprofil som kan brukes til å identifisere forskjellige sykdomstilstander.

Hva er Next Generation Sequencing?

Next Generation Sequencing (NGS) er en avansert metode for genetisk sekvensering. Dens prinsipp ligner på Sanger Sequencing, som avhenger av kapillær elektroforese. I NGS er den genomiske streng fragmentert og ligert til en malstreng. Basene til hver streng identifiseres av de utsendte signaler under sin ligeringsprosess. I Sanger-sekvenseringsmetode er tre separate trinn, sekvensering, separasjon og deteksjon involvert. På grunn av disse separate trinnene er automatisering av prøvepreparatet begrenset i gjennomstrømning. I NGS utvikles teknikken ved hjelp av arraybasert sekvensering med kombinasjonen av trinnene i Sanger-sekvenseringsprosedyre som kan føre til at millioner av reaksjonsserier utføres parallelt samtidig. Dette resulterer i høy hastighet og gjennomstrømning til en lav pris.

Figur 02: Utviklingen i NGS

NGS består av tre trinn; biblioteket forberedelse (opprettelse av biblioteker med bruk av tilfeldig fragmentering av DNA), amplifisering (amplifisering av biblioteket ved bruk av klonal amplifisering og PCR) og sekvensering. Genomsekvenseringsprosessene som utføres for ekstremt lange varigheter ved bruk av Sanger-sekvenseringsprosedyre, kunne fullføres på få timer ved bruk av NGS.

Hva er likheten mellom Microarray og Next Generation Sequencing?

• Både Microarray og Next Generation Sequencing er utviklet ved hjelp av array-basert sekvensering.

Hva er forskjellen mellom Microarray og Next Generation Sequencing?

Microarray vs Next Generation Sequencing
Microarray er en samling av mikroskopiske DNA flekker festet til en solid overflate, som brukes til å måle uttrykksnivåene av store antall gener samtidig.	NGS (Next Generation sequencing) er en ikke-Sanger-basert høy gjennomstrømmings DNA-sekvenseringsteknologi som gjør det mulig for millioner eller milliarder av DNA-tråder å sekvenseres parallelt.
Interaksjoner med antigen
Microarray er basert på hybridisering som består av et sett med kjente mål.	NGS er basert på syntese som benytter DNA-polymerase for å innlemme nukleotider og er uavhengig av tidligere valgte mål.

Sammendrag - Microarray vs Next Generation Sequencing

I sammenheng med forskning har DNA-sekvensering blitt en viktig akselerant. Det er mye brukt i bioteknologi, medisinsk diagnose og rettsmedisinske studier. Den har utviklet seg og utviklet seg til mer effektive og raske sekvenseringsprosedyrer. Mikroarrays og NGS er to avanserte DNA-sekvenseringsteknikker tilstede. Begge er utviklet ved hjelp av array-basert sekvensering. Microarray-teknikken er avhengig av hybridisering mens NGS er basert på syntese, som benytter DNA-polymerase for å innlemme nukleotider. Dette er den viktigste forskjellen mellom Microarray og Next Generation Sequencing.

Last ned PDF versjon av Microarray vs Next Generation Sequencing

Du kan laste ned PDF-versjonen av denne artikkelen og bruke den til off-line formål som per sitatnotat. Vennligst last ned PDF-versjon her Forskjellen mellom Microarray og Next Generation Sequencing

referanser:

1.Behjati, Sam og Patrick S Tarpey. "Hva er neste generasjons sekvensering?" Sykdomsark i barndommen. Utdanning og praksisutgave, BMJ Publishing Group, desember 2013, Tilgjengelig her. Tilgang 23 aug 2017
2.Bumgarner, Roger. "Oversikt over dna microarrays." Nåværende protokoller i molekylærbiologi, John Wiley and Sons Inc., 9. februar 2016, Tilgjengelig her. Tilgang 23 aug 2017.
3. "DNA Microarray Technology." National Human Genome Research Institute (NHGRI), Tilgjengelig her. Tilgang 23 aug 2017.

Bilde Courtesy:

1. "DNA microarray" Av Guillaume Paumier (bruker: guillom) - Eget arbeid (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
2. "Utviklingen i neste generasjons sekvensering"Av Nederbragt, Lex (2012) - (CC BY 3.0) via Commons Wikimedia