الفرق الرئيسي - تسلسل NGS مقابل Sanger
تسلسل الجيل التالي (NGS) وتسلسل سانجر نوعان من تقنيات تسلسل النيوكليوتيدات التي تم تطويرها بمرور الوقت. تم استخدام طريقة Sanger Sequencing على نطاق واسع لسنوات عديدة واستبدلت NGS مؤخرًا بسبب مزاياها. يتمثل الاختلاف الرئيسي بين NGS و Sanger Sequencing في أن NGS تعمل على مبدأ تسلسل ملايين التسلسلات في وقت واحد بطريقة سريعة من خلال نظام التسلسل بينما يعمل Sanger Sequences على مبدأ إنهاء السلسلة بسبب الدمج الانتقائي للديوكسينوكليوتيدات بواسطة إنزيم بوليميريز الحمض النووي أثناء تكرار الحمض النووي وفصل الشظايا الناتج عن طريق الرحلان الكهربائي الشعري.
ما هو تسلسل النيوكليوتيدات؟
يتم تخزين المعلومات الجينية في تسلسل النيوكليوتيدات للحمض النووي أو الحمض النووي الريبي للكائن الحي. تُعرف عملية تحديد الترتيب الصحيح للنيوكليوتيدات (باستخدام أربع قواعد) في جزء معين (في الجين ، ومجموعة الجينات ، والكروموسوم ، والجينوم الكامل) باسم تسلسل النيوكليوتيدات. من المهم جدًا في الدراسات الجينومية ، والدراسات الجنائية ، وعلم الفيروسات ، والنظام البيولوجي ، والتشخيص الطبي ، والتكنولوجيا الحيوية ، وفي العديد من المجالات الأخرى تحليل بنية ووظيفة الجينات. هناك أنواع مختلفة من طرق التسلسل التي طورها العلماء. من بينها ، تم استخدام تسلسل Sanger الذي طوره فريدريك سانجر في عام 1977 على نطاق واسع وشاع لفترة طويلة حتى استبدله تسلسل الجيل التالي.
ما هو NGS؟
تسلسل الجيل التالي (NGS) هو مصطلح يستخدم للإشارة إلى عمليات التسلسل الحديثة عالية الإنتاجية. يصف عددًا من تقنيات التسلسل الحديثة المختلفة التي أحدثت ثورة في الدراسات الجينية والبيولوجيا الجزيئية.هذه التقنيات هي تسلسل Illumina ، وتسلسل Roche 454 ، وتسلسل Ion Proton ، وتسلسل SOLiD (التسلسل بواسطة Oligo Ligation Detection). أنظمة NGS أسرع وأرخص. تُستخدم أربع طرق رئيسية لتسلسل الحمض النووي في أنظمة NGS وهي ؛ التسلسل الحراري ، التسلسل بالتوليف ، التسلسل عن طريق الربط وتسلسل أشباه الموصلات الأيونية. يمكن إجراء تسلسل متوازي لعدد كبير من سلاسل DNA أو RNA (بالملايين). يسمح بتسلسل جينوم الكائنات الحية بالكامل خلال فترة زمنية قصيرة ، على عكس تسلسل Sanger الذي يستغرق وقتًا أطول.
NGS لديها العديد من المزايا على طريقة سانجر التقليدية التسلسلية. إنها عملية عالية السرعة وأكثر دقة وفعالية من حيث التكلفة ويمكن إجراؤها بحجم عينة صغير. يمكن استخدام NGS في الدراسات الميتاجينومية ، في الكشف عن الاختلافات داخل الجينوم الفردي بسبب عمليات الإدراج والحذف وما إلى ذلك ، وفي تحليل التعبيرات الجينية.
Figure_1: التطورات في تسلسل NGS
ما هو تسلسل سانجر؟
تسلسل سانجر هي طريقة تسلسل طورها فريدريك سانجر وزملاؤه في عام 1977 لتحديد الترتيب الدقيق للنيوكليوتيدات لجزء معين من الحمض النووي. يُعرف أيضًا باسم تسلسل إنهاء السلسلة أو تسلسل Dideoxy. مبدأ العمل في هذه الطريقة هو إنهاء تخليق الخيوط عن طريق الدمج الانتقائي لسلسلة إنهاء ديديوكسينوكليوتيدات (ddNTPs) مثل ddGTP و ddCTP و ddATP و ddTTP بواسطة بوليميريز الحمض النووي أثناء تكرار الحمض النووي. تحتوي النيوكليوتيدات الطبيعية على 3 مجموعات OH لتشكيل رابطة فوسفوديستر بين النيوكليوتيدات المجاورة لمواصلة تكوين الخصلة. ومع ذلك ، تفتقر ddNTPs إلى مجموعة OH 3 هذه وغير قادرة على تكوين روابط phosphodiester بين النيوكليوتيدات. وبالتالي ، توقف استطالة السلسلة.
في هذه الطريقة ، يعمل الحمض النووي أحادي السلسلة المراد تسلسله كقالب القالب لتخليق الحمض النووي في المختبر.المتطلبات الأخرى هي التمهيدي قليل النوكليوتيد وسلائف ديوكسينوكليوتيد وإنزيم بوليميريز الحمض النووي. عندما تكون الأطراف المرافقة للجزء المستهدف معروفة ، يمكن تصميم الاشعال بسهولة لتكرار الحمض النووي. يتم إجراء أربعة تفاعلات منفصلة لتخليق الحمض النووي في أربعة أنابيب منفصلة. يحتوي كل أنبوب على ddNTPs منفصلة ، جنبًا إلى جنب مع المتطلبات الأخرى. من النيوكليوتيدات الخاصة ، يتم إضافة خليط من dNTPs و ddNTPs. وبالمثل ، يتم إجراء أربعة تفاعلات منفصلة في أربعة أنابيب بأربعة مخاليط. بعد التفاعلات ، يتم الكشف عن شظايا الحمض النووي وتحويل نمط الشظايا إلى معلومات تسلسلية. يتم تغيير طبيعة شظايا الحمض النووي الناتجة عن الحرارة وفصلها عن طريق الرحلان الكهربائي للهلام. إذا تم استخدام النيوكليوتيدات المشعة ، يمكن تصور نمط النطاقات في هلام بولي أكريلاميد عن طريق التصوير الشعاعي الذاتي. عندما تستخدم هذه الطريقة ديديوكسينوكليوتيدات الموسومة الفلورسنت ، يمكن تخفيفها أسفل قراءة الهلام وتمريرها من خلال شعاع الليزر ليتم اكتشافه بواسطة كاشف الفلورسنت.لتجنب الأخطاء التي قد تنشأ عند قراءة تسلسل بالعين وإدخاله يدويًا في الكمبيوتر ، تم تطوير هذه الطريقة في استخدام جهاز التسلسل الآلي المقترن بالكمبيوتر.
هذه هي الطريقة المستخدمة لتسلسل الحمض النووي من مشروع الجينوم البشري. لا تزال هذه الطريقة قيد الاستخدام مع التعديلات المتقدمة لأنها تعطي معلومات تسلسل دقيقة على الرغم من كونها عملية مكلفة وبطيئة.
Figure_2: تسلسل سانجر
ما هو الفرق بين NGS و Sanger Sequencing؟
NGS مقابل Sanger تسلسل |
|
| تسلسل الجيل التالي (NGS) يشير إلى عمليات التسلسل الحديثة عالية الإنتاجية. يصف عددًا من تقنيات التسلسل الحديثة المختلفة | تسلسل سانجر هي طريقة تسلسل طورها فريدريك سانجر لتحديد الترتيب الدقيق للنيوكليوتيدات لجزء معين من الحمض النووي. |
| فعالية التكلفة | |
| NGS هي عملية أرخص لأنها تقلل الوقت وقوة الإنسان والمواد الكيميائية. | هذه عملية مكلفة لأنها تستغرق وقتًا وقوة بشرية والمزيد من المواد الكيميائية. |
| سرعة | |
| هذا أسرع نظرًا لأن كلا من الكشف الكيميائي واكتشاف الإشارات للعديد من الخيوط يحدثان بالتوازي. | هذا يستغرق وقتًا طويلاً نظرًا لأن الكشف عن المواد الكيميائية واكتشاف الإشارات يحدثان كعمليتين منفصلتين ويمكن القراءة فقط على حبلا في وقت واحد. |
| الموثوقية | |
| NGS موثوق بها. | تسلسل Sanger أقل موثوقية |
| حجم العينة | |
| NGS تتطلب كمية أقل من الحمض النووي. | تحتاج هذه الطريقة إلى كمية كبيرة من الحمض النووي للقالب. |
| قواعد الحمض النووي لكل جزء متسلسل | |
| عدد قواعد الحمض النووي لكل جزء متسلسل أقل من طريقة سانجر | إنشاء تسلسل أطول من تسلسلات NGS. |
ملخص - تسلسل NGS مقابل Sanger
NGS و Sanger Sequencing هي تقنيات تسلسل النيوكليوتيدات المستخدمة على نطاق واسع في البيولوجيا الجزيئية. تسلسل سانجر هو طريقة تسلسل مبكرة تم استبدالها بـ NGS. الفرق الرئيسي بين NGS و Sanger Sequencing هو أن NGS هي عملية عالية السرعة وأكثر دقة وفعالية من حيث التكلفة من تسلسل Sanger.خلقت كلتا الطريقتين انتشارًا كبيرًا في علم الوراثة والتكنولوجيا الحيوية.
