تجزئة DNA بالموجات فوق الصوتية لتسلسل الجيل التالي
يتطلب تسلسل الجيل التالي (NGS) قصّ DNA الجينومي وتجزئته بصورة موثوقة لتحديد تسلسل سلاسل DNA الجينومي وإنشاء مكتبات الجينوم. وتُعدّ التجزئة المضبوطة لـ DNA إلى قطع DNA خطوة أساسية في تحضير العينات، يجب إجراؤها قبل تحديد تسلسل DNA. وقد ثبت أن المعالجة بالموجات فوق الصوتية تقنية فعالة وموثوقة لتجزئة DNA إلى قطع ذات طول محدد. وتحقق بروتوكولات تجزئة DNA بالموجات فوق الصوتية نتائج تجزئة قابلة لإعادة الإنتاج. وتستطيع أجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية من Hielscher إنتاج نطاق واسع من توزيعات أحجام قطع DNA الجينومي، مع إمكانية التحكم فيها بدقة من خلال معلمات التشغيل. ونظرًا إلى توفر أنظمة Hielscher لقصّ DNA بالموجات فوق الصوتية للقوارير المفردة والمتعددة، وكذلك للصفائح الدقيقة، يصبح تحضير العينات عالي الكفاءة.
جهاز UIP400MTP لمعالجة الصفائح بالموجات فوق الصوتية لتحضير العينات بمعدل معالجة مرتفع، يعالج العينات بالموجات فوق الصوتية بصورة متجانسة في الصفائح متعددة الآبار وصفائح المعايرة الدقيقة والصفائح ذات 96 بئرًا
- نتائج قابلة للتكرار / إعادة الإنتاج
- قابلية الضبط الدقيق للحصول على طول محدد للقطع
- معالجة سريعة
- نتائج متسقة لتجزئة DNA
- أجهزة لجميع أحجام العينات (مثل القوارير المتعددة أو الصفائح الدقيقة)
- معدل معالجة عينات مرتفع
- تحكم دقيق في درجة الحرارة
- تشغيل بسيط وسهل الاستخدام
تسلسل الجيل التالي: تجزئة DNA بالموجات فوق الصوتية لتحضير المكتبات
لإجراء تسلسل الجيل التالي، يجب تنفيذ الخطوات الأساسية الثلاث: (1) تحضير المكتبات، و(2) تحديد التسلسل، و(3) تحليل البيانات. أثناء تحضير المكتبات، يُجزَّأ DNA، ثم تُصلَح نهايات القطع (تُصقَل) بإضافة قاعدة أدينين واحدة، وتُحوَّل القطع المستهدفة إلى DNA مزدوج السلسلة. وأخيرًا، تُثبَّت ما يُسمّى بالمهايئات عن طريق الربط أو PCR أو التجزئة المصحوبة بإضافة وسوم، بحيث يمكن تحديد كمية ناتج DNA النهائي للمكتبة تمهيدًا لتحديد تسلسله.
تجزئة DNA باستخدام المعالجة بالموجات فوق الصوتية: خاصة عند استخدام تقنيات التسلسل بالقراءات القصيرة، مثل Illumina، التي لا تستطيع قراءة قطع DNA الأطول بسهولة، يجب تجزئة سلاسل DNA إلى حجم محدد، وهو ما يمكن تحقيقه بصورة موثوقة باستخدام المعالجة بالموجات فوق الصوتية.
يمكن استخدام المعالجة بالموجات فوق الصوتية بصورة موثوقة لتجزئة DNA وRNA والكروماتين.
تسلسل الجيل التالي – تحضير المكتبات
تُستخدم تجزئة DNA بالموجات فوق الصوتية بصورة شائعة في تحضير مكتبات تسلسل DNA لمنصات تسلسل الجيل التالي (NGS). وتُستخدم هذه التقنية لتفتيت جزيئات DNA إلى قطع أصغر ضمن نطاق الأحجام المطلوب، مما يسهّل الخطوات اللاحقة في تحضير المكتبات. وتكون تجزئة DNA بالموجات فوق الصوتية مطلوبة عادةً أثناء خطوة تحضير المكتبات في مسارات عمل NGS، لتجزئة DNA الجينومي إلى قطع أصغر مناسبة للمعالجة اللاحقة وتحديد التسلسل. وتؤدي دورًا حاسمًا في ضمان نجاح تجربة تحديد التسلسل من خلال إنتاج قطع DNA ضمن نطاق الأحجام المناسب لمنصة تحديد التسلسل المستخدمة.
تحليلات بالرحلان الكهربائي لـ DNA الجينومي من E. coli EDL933، بعد إخضاعه للمعالجة بالموجات فوق الصوتية لمدة 0 – 15 min. يشير L إلى سُلّم DNA. (Basselet et al. 2008)
تسلسل الجيل التالي – خطوات العملية:
- تجزئة DNA بالموجات فوق الصوتية: قبل إنشاء المكتبات، يُجزَّأ DNA الجينومي إلى قطع أصغر يسهل التعامل معها. وتتضمن التجزئة بالموجات فوق الصوتية استخدام موجات صوتية عالية التردد لقصّ جزيئات DNA إلى قطع ضمن نطاق الأحجام المطلوب. وتُعدّ هذه الخطوة حاسمة لأنها تساعد على ضمان أن تكون قراءات التسلسل الناتجة لاحقًا ذات طول مناسب لمنصة تحديد التسلسل المستخدمة. ويمكن ضبط نطاق أحجام القطع وفقًا للمتطلبات المحددة لتجربة تحديد التسلسل.
- التضخيم النسيلي بواسطة PCR: بعد التجزئة بالموجات فوق الصوتية، تخضع قطع DNA لإصلاح النهايات وربط المهايئات والتضخيم بواسطة PCR لإنتاج مكتبات تسلسل DNA النهائية. وتُهيّئ هذه الخطوات جزيئات DNA المجزّأة لعملية تحديد التسلسل من خلال إضافة تسلسلات المهايئات اللازمة للارتباط بمنصة تحديد التسلسل وتوفير مواقع ارتباط البادئات للتضخيم بواسطة PCR.
- تحديد تسلسل DNA بالتخليق: بمجرد تحضير مكتبات التسلسل، تبدأ عملية تحديد تسلسل DNA بالتخليق (SBS). أثناء SBS، يُحدَّد تسلسل DNA من خلال الإضافة المتتابعة للنيوكليوتيدات إلى السلسلة المكمّلة. وتتضمن هذه الخطوة تفاعلات دورية لإدماج النيوكليوتيدات والتصوير والشطر، مما يتيح تحديد تسلسل DNA استنادًا إلى إشارات التألق المنبعثة من النيوكليوتيدات المُدمَجة.
- التسلسل المتوازي واسع النطاق: في الخطوة النهائية، يُحدَّد تسلسل قوالب DNA المضخّمة والمنفصلة مكانيًا في الوقت نفسه، بصورة متوازية على نطاق واسع. ويتيح نهج التسلسل ذي معدل المعالجة المرتفع هذا إنتاج ملايين إلى مليارات من قراءات التسلسل في دورة تسلسل واحدة، مما يسمح بتحديد تسلسلات DNA بكفاءة وسرعة.
كيف تعمل تجزئة DNA بالموجات فوق الصوتية؟
المعالجة بالموجات فوق الصوتية، المعروفة أيضًا بالمعالجة الصوتية للعينات، طريقة واسعة الاستخدام لتجزئة DNA. ولإجراء قصّ DNA بالموجات فوق الصوتية، تُعرَّض العينات لموجات فوق صوتية في ظروف مضبوطة. ويستند مبدأ عمل تجزئة DNA بالموجات فوق الصوتية إلى الاهتزازات والتجويف اللذين تولّدهما الموجات فوق الصوتية. وتُفتّت قوى القص الناتجة عن التجويف فوق الصوتي (الصوتي) جزيئات DNA ذات الوزن الجزيئي المرتفع. وتتيح إعدادات المعالجة بالموجات فوق الصوتية، مثل الشدة (السعة، المدة) ونمط النبض ودرجة الحرارة، تجزئة DNA بدقة إلى قطع بالطول المحدد المطلوب. وفي حين يُختزل طول DNA غالبًا إلى 100 إلى 600 bp باستخدام المعالجة بالموجات فوق الصوتية، يمكن الحصول على قطع DNA أطول، تصل إلى 1300 bp، عند تطبيق ظروف معالجة بالموجات فوق الصوتية أقل شدة.
قصّ DNA بالموجات فوق الصوتية أثناء ChIP – الترسيب المناعي للكروماتين
مقتبس بتصرّف من Jkwchui بموجب CC-BY-SA.03
التحكم في درجة الحرارة لمنع تدهور DNA
تتسم البنية الجزيئية مزدوجة السلسلة لـ DNA بحساسية شديدة لدرجات الحرارة المرتفعة، لذا يُعدّ التحكم الدقيق في درجة الحرارة أثناء خطوات تحضير العينات عاملًا حاسمًا للحصول على نتائج تحليل موثوقة.
سواء كنت تستخدم أجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية ذات المسبار من Hielscher أو VialTweeter أو UIP400MTP – فإن المراقبة المستمرة لدرجة الحرارة والتحكم فيها مضمونان بفضل مستشعر درجة حرارة قابل للتوصيل وبرمجيات الجهاز الذكية. وللحفاظ على درجة الحرارة ضمن نطاق محدد، يمكنك ضبط حدّ أعلى وحدّ أدنى لدرجة الحرارة. وبناءً على ذلك، يتوقف جهاز المعالجة بالموجات فوق الصوتية مؤقتًا فور تجاوز حدّ درجة الحرارة هذا، ويستأنف المعالجة بالموجات فوق الصوتية تلقائيًا عندما تنخفض درجة الحرارة بمقدار ∆T المحدد.
تضمن البرمجيات المتطورة لأجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية من Hielscher الحفاظ بصورة موثوقة على الظروف المثالية لمعالجة العينات.
تجزئة DNA لأعداد كبيرة من العينات باستخدام جهاز UIP400MTP لمعالجة الصفائح متعددة الآبار بالموجات فوق الصوتية
ازدادت أعداد العينات في علوم الحياة بدرجة كبيرة خلال العقد الماضي. وهذا يعني ضرورة معالجة أعداد كبيرة جدًا من العينات (مثل 384 أو 1536 أو 3456 بئرًا لكل صفيحة دقيقة) أثناء تحضير العينات وتحليلها، في ظروف متساوية باستمرار، للحصول على نتائج قابلة للمقارنة وصحيحة. ومن خلال UIP400MTP، تواكب Hielscher Ultrasonics التوجه نحو معالجة أعداد كبيرة من العينات. وجهاز UIP400MTP هو جهاز معالجة بالموجات فوق الصوتية لتحضير العينات باستخدام الصفائح الدقيقة. ويمكن لجهاز UIP400MTP معالجة صفائح تحتوي على 6 أو 12 أو 24 أو 48 أو 96 أو 384 أو 1536 أو 3456 بئرًا. ووفقًا لنوع الصفيحة الدقيقة، يمكن لكل بئر عادةً استيعاب أحجام عينات تتراوح بين عشرات النانولترات وعدة مليلترات. ويُستخدم UIP400MTP على نطاق واسع في أبحاث علوم الحياة، ويشيع استخدامه لتحضير العينات قبل اختبارات مثل ELISA (المقايسة المناعية المرتبطة بالإنزيم) أو PCR، وقبل تحليلات البروتينات، وكذلك لتحضير الكروماتين قبل CHiP وCHiP-seq، وتحديد تعديلات الهستونات، وغيرها من المعالجات التحليلية (مثل الرحلان الكهربائي الهلامي ومطيافية الكتلة).
اقرأ المزيد عن معالجة صفائح PCR بمعدل معالجة عينات مرتفع!
VialTweeter لتحضير العينات في ما يصل إلى 10 قوارير
جهاز VialTweeter هو جهاز معالجة بالموجات فوق الصوتية مختبري واسع الاستخدام، VialTweeter، يتيح المعالجة الفعالة والمريحة بالموجات فوق الصوتية لما يصل إلى 10 قوارير في الوقت نفسه. وبما أن القوارير وأنابيب الاختبار (مثل قوارير Eppendorf وقوارير الحفظ بالتبريد وأنابيب الطرد المركزي) تُعالَج بالموجات فوق الصوتية بصورة غير مباشرة، يُتجنَّب أي تلوث متبادل. ولأن كل عينة تتلقى شدة الموجات فوق الصوتية نفسها، تكون جميع نتائج المعالجة بالموجات فوق الصوتية متجانسة وقابلة لإعادة الإنتاج. ويوفر VialTweeter جميع الميزات الذكية المتاحة في أجهزتنا الرقمية الأخرى (مثل القائمة الذكية والإعدادات القابلة للبرمجة والتحكم في درجة الحرارة والتحكم عن بُعد وغيرها)، مما يضمن أعلى مستوى من الراحة للمستخدم.
مسابير متعددة الأصابع لصفائح الآبار الدقيقة
تتوفر المسابير متعددة الأصابع ذات 4 أو 8 أصابع للمجانسات بالموجات فوق الصوتية ذات المسبار UP200Ht وUP200St، وهي خيار مريح لمعالجة عينات متعددة بالموجات فوق الصوتية في الوقت نفسه وفي الظروف نفسها. فعلى سبيل المثال، يُعدّ السونوترود MTP-24-8-96 مسبارًا ذا ثمانية أصابع، وهو مثالي للدمج في الأنظمة المؤتمتة أو للتحضير اليدوي الفعال للعينات في آبار الصفائح متعددة الآبار. ويُعدّ السونوترود متعدد الأصابع مثاليًا للأتمتة في المختبرات التي تُعالَج فيها غالبًا الكؤوس المختبرية وأنابيب الاختبار باستخدام سونوترود قياسي للموجات فوق الصوتية. ويمكن التبديل بسرعة بين المسابير متعددة الأصابع والمسابير القياسية في غضون دقائق قليلة، مما يحوّل جهاز المعالجة بالموجات فوق الصوتية ذي المسبار الواحد إلى جهاز تفكيك بالموجات فوق الصوتية متعدد المسابير.
أجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية من Hielscher لتجزئة DNA
توفر Hielscher Ultrasonics منصات متنوعة تعتمد على الموجات فوق الصوتية لتجزئة DNA وRNA والكروماتين. وتشمل هذه المنصات المختلفة مسابير الموجات فوق الصوتية (السونوترودات)، وحلول المعالجة غير المباشرة بالموجات فوق الصوتية لتحضير العينات في أنابيب متعددة أو صفائح متعددة الآبار في الوقت نفسه (مثل الصفائح ذات 96 بئرًا وصفائح المعايرة الدقيقة)، والمفاعلات الصوتية، ووحدات cuphorns بالموجات فوق الصوتية. وتعمل جميع منصات قصّ DNA بمعالجات بالموجات فوق الصوتية عالية الأداء مضبوطة التردد، يمكن التحكم فيها بدقة وتوفر نتائج قابلة لإعادة الإنتاج.
معالجات بالموجات فوق الصوتية لجميع أعداد العينات وأحجامها
مع أجهزة Hielscher للمعالجة بالموجات فوق الصوتية متعددة العينات، VialTweeter (لما يصل إلى 10 أنابيب اختبار) وUIP400MTP (للصفائح الدقيقة / الصفائح متعددة الآبار)، يتيح ذلك تقليل زمن معالجة العينات بفضل المعالجة المكثفة بالموجات فوق الصوتية التي يمكن التحكم فيها بدقة، مع الحصول على توزيع أحجام قطع DNA والمردود المطلوبين. وتجعل تجزئة DNA بالموجات فوق الصوتية تحضير العينات فعالًا وموثوقًا وقابلًا للتوسيع. ويمكن توسيع نطاق البروتوكولات خطيًا من عينة واحدة إلى عينات عديدة من خلال تطبيق موجات فوق صوتية مضبوطة باستمرار.
تُعدّ أجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية ذات المسبار، المزودة بإصبع واحد إلى خمسة أصابع، مثالية لتحضير أعداد أقل من العينات. وتتوفر أجهزة Hielscher المختبرية للمعالجة بالموجات فوق الصوتية بأحجام متنوعة، بحيث يمكننا أن نوصي بالجهاز المثالي لتطبيقك ومتطلباتك.
تحكم دقيق في العملية
تُعدّ إعدادات المعالجة بالموجات فوق الصوتية التي يمكن التحكم فيها بدقة أمرًا حاسمًا، لأن المعالجة المفرطة بالموجات فوق الصوتية قد تُتلف DNA وRNA والكروماتين، بينما يؤدي القص غير الكافي بالموجات فوق الصوتية إلى قطع DNA وكروماتين أطول من اللازم. ويمكن ضبط أجهزة Hielscher الرقمية للمعالجة بالموجات فوق الصوتية بسهولة على معلمات معالجة دقيقة. كما يمكن حفظ إعدادات محددة للمعالجة بالموجات فوق الصوتية بوصفها إعدادات مبرمجة لتكرار الإجراء نفسه بسرعة.
تُسجَّل جميع عمليات المعالجة بالموجات فوق الصوتية تلقائيًا وتُحفَظ في ملف CSV على بطاقة SD مدمجة. ويتيح ذلك توثيق التجارب المنفذة بدقة، ويجعل مراجعة دورات المعالجة بالموجات فوق الصوتية أمرًا سهلًا.
يمكن تشغيل جميع أجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية الرقمية ومراقبتها عبر أي متصفح قياسي باستخدام التحكم عن بُعد عبر المتصفح. ولا يلزم تثبيت برمجيات إضافية، إذ يتيح اتصال LAN إعدادًا بسيطًا جدًا وفق مبدأ التوصيل والتشغيل.
أعلى مستوى من سهولة الاستخدام في تحضير العينات بالموجات فوق الصوتية
صُمّمت جميع أجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية من Hielscher لتوفير موجات فوق صوتية عالية الأداء، مع الحفاظ دائمًا على سهولة الاستخدام والتشغيل. وتُنظَّم جميع الإعدادات بوضوح في قائمة يمكن الوصول إليها بسهولة عبر شاشة لمس ملونة أو من خلال التحكم عن بُعد عبر المتصفح. وتضمن البرمجيات الذكية، بما تتضمنه من إعدادات قابلة للبرمجة وتسجيل تلقائي للبيانات، إعدادات مثالية للمعالجة بالموجات فوق الصوتية للحصول على نتائج موثوقة وقابلة لإعادة الإنتاج. وتجعل واجهة القائمة الواضحة والسهلة الاستخدام أجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية من Hielscher أجهزة فعالة وسهلة الاستخدام.
يعطيك الجدول أدناه فكرة عن سعة المعالجة التقريبية لأجهزتنا المختبرية للمعالجة بالموجات فوق الصوتية، وهي مثالية لمهام تحضير العينات، مثل تجزئة DNA وRNA وتحلل الخلايا واستخلاص البروتينات:
| الجهاز | القدرة [W] | النوع | الحجم [mL] |
|---|---|---|---|
| UIP400MTP | 400 | للصفائح الدقيقة | 6 – 3456 بئرًا | VialTweeter | 200 | لما يصل إلى 10 قوارير، مع إمكانية إضافية للتثبيت بالمشبك | 0.5 – 1.5 |
| UP50H | 50 | ذو مسبار | 0.01 – 250 |
| UP100H | 100 | ذو مسبار | 0.01 – 500 |
| UP200Ht | 200 | ذو مسبار | 0.1 – 1000 |
| UP200St | 200 | ذو مسبار | 0.1 – 1000 |
| UP400St | 400 | ذو مسبار | 5.0 – 2000 |
| CupHorn | 200 | CupHorn، مفاعل صوتي | 10 – 200 |
| GDmini2 | 200 | خلية التدفق الخالية من التلوث |
تواصل معنا! / اسألنا!
وحدة تحضير العينات المتعددة بالموجات فوق الصوتية VialTweeter تتيح المعالجة بالموجات فوق الصوتية لما يصل إلى 10 قوارير في الوقت نفسه. وباستخدام جهاز التثبيت بالمشبك VialPress، يمكن ضغط ما يصل إلى 4 أنابيب إضافية على الواجهة الأمامية لإجراء معالجة مكثفة بالموجات فوق الصوتية.
يحتوي السونوترود MTP-24-8-96 على ثمانية مسابير فوق صوتية لمعالجة آبار صفائح المعايرة الدقيقة بالموجات فوق الصوتية.
المؤلفات / المراجع
- Qiyun Liang, Christoph Ratzke (2025): Lysing diverse bacteria with the Hielscher UIP400MTP for DNA sequencing. Protocol Uni Tübingen 2025.
- Poptsova, M., Il’icheva, I., Nechipurenko, D. et al. (2014): Non-random DNA fragmentation in next-generation sequencing. Scientific Reports 4, 4532; 2014.
- Basselet P., Wegrzyn G., Enfors S.-O., Gabig-Ciminska M. (2008): Sample processing for DNA chip array-based analysis of enterohemorrhagic Escherichia coli (EHEC). Microbial Cell Factories 7:29. 2008.
- Wang Y., Joshu C.E., Curtis S.D., Douville C., Burk V.A., Ru M., Popoli M., Ptak J., Dobbyn L., Silliman N., Coresh J., Boerwinkle E., Prizment A., Bettegowda C., Kinzler K.W., Papadopoulos N., Platz E.A., Vogelstein B. (2025): Detection of cancers three years prior to diagnosis using plasma cell-free DNA. Cancer Discovery 2025 May.
- Doublier S., Riganti Ch., Voena C., Costamagna C., Aldieri E., Pescarmona G., Ghigo D., Bosia A. (008): RhoA Silencing Reverts the Resistance to Doxorubicin in Human Colon Cancer Cells. Molecular Cancer Research 6(10), 2008.
- Fredlund E., Gidlund A., Olsen M., Börjesson T., Spliid N.H.H., Simonsson M. (2008): Method evaluation of Fusarium DNA extraction from mycelia and wheat for down-stream real-time PCR quantification and correlation to mycotoxin levels. Journal of Microbiological Methods 2008.
- Fritsche C., Sitz M., Weiland N., Breitling R., Pohl H.-D. (2007): Characterization of the growth behavior of Leishmania tarentolae – a new expression system for recombinant proteins. Journal of Basic Microbiology 47, 2007. 384–393.
- Ristola M., Arpiainen S., Saleem M. A., Mathieson P. W., Welsh G. I., Lehtonen S., Holthöfer H. (2009): Regulation of Neph3 gene in podocytes – key roles of transcription factors NF-κB and Sp1. BMC Molecular Biology 10:83, 2009.
- Rodriguez J., Vives L., Jorda M., Morales C., Munoz M., Vendrell E., Peinado M. A. (2008): Genome-wide tracking of unmethylated DNA Alu repeats in normal and cancer cells. Nucleic Acids Research Vol. 36, No. 3, 2008. 770-784.
- Weiske J. Huber O. (2006): The Histidine Triad Protein Hint1 Triggers Apoptosis Independent of Its Enzymatic Activity. The Journal of Biological chemistry. Vol. 281, No. 37, 2006. 27356–27366.
حقائق تستحق المعرفة
ما هو تسلسل الجيل التالي؟
يشير تسلسل الجيل التالي، المعروف أيضًا باسم Next Gen Sequencing (NGS) أو التسلسل ذي معدل المعالجة المرتفع أو تسلسل الجيل الثاني، إلى نهج التسلسل المتوازي واسع النطاق، الذي يُحدَّد فيه تسلسل كميات كبيرة جدًا (هائلة) من DNA تضم ملايين القطع في الوقت نفسه وبالتوازي في كل دورة.
ولإجراء تسلسل الجيل التالي، يلزم تنفيذ الخطوات الأساسية الثلاث التالية:
- تحضير المكتبات،
- تحديد التسلسل، و
- تحليل البيانات
وهي خطوات ضرورية.
أثناء تحضير المكتبات، يجب تجزئة سلاسل DNA إلى قطع DNA ذات طول محدد. وتُعدّ المعالجة بالموجات فوق الصوتية إحدى التقنيات المفضلة لتجزئة DNA.
أثناء عملية تحديد تسلسل DNA، يُحدَّد ترتيب النيوكليوتيدات في DNA – المعروف باسم تسلسل الحمض النووي. ويتكون تسلسل الحمض النووي من أربع قواعد نيوكليوتيدية – الأدينين والسيتوزين والغوانين والثايمين – ترمّز المعلومات.
يدفع تسلسل الجيل التالي الأبحاث في علوم الحياة والطب الشخصي إلى الأمام، إذ يُستخدم تحديد تسلسل DNA وRNA على نطاق واسع في أبحاث الجينوم وأبحاث السرطان وأبحاث الأمراض النادرة والمعقدة والأبحاث الميكروبية وعلم الجينوم الزراعي والعديد من المجالات البحثية الأخرى.
تسلسل الجيل التالي مقارنةً بتسلسل سانغر
في حين يتيح تسلسل الجيل التالي (NGS) تحديد تسلسل أعداد هائلة من العينات الجينومية، لا يستطيع تسلسل سانغر (المعروف أيضًا بطريقة إنهاء السلسلة أو تسلسل الجيل الأول) سوى تحديد تسلسل أعداد قليلة من العينات. ويحدد تسلسل سانغر تسلسل قطعة DNA واحدة فقط في كل مرة، ويمكن إنجازه في يوم واحد. ونظرًا إلى دقته، يُعدّ تسلسل سانغر أيضًا تقنية المعيار الذهبي، التي تُستخدم للتحقق من النتائج التي يُحصل عليها بواسطة تسلسل الجيل التالي.
يحقق تسلسل سانغر أطوال قراءة تبلغ نحو 800bp (عادةً 500–600bp مع DNA غير مُثرى). وتُظهر أطوال القراءة الأكبر في تسلسل سانغر مزايا مهمة مقارنةً بطرق تحديد التسلسل الأخرى، خاصةً فيما يتعلق بتحديد تسلسل المناطق المتكررة في الجينوم. وتمثل بيانات التسلسل بالقراءات القصيرة تحديًا خاصًا عند تحديد تسلسل جينومات جديدة (de novo)، وعند تحديد تسلسل مقاطع الجينوم التي شهدت إعادة ترتيب واسعة، وهي المقاطع التي تُرى عادةً في جينومات السرطان أو في مناطق الكروموسومات التي تُظهر تباينًا بنيويًا. [قارن Morozova and Marra, 2008]
DNA – الحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين – أشكاله ووظائفه
لكل شكل من أشكال DNA خصائص وتطبيقات فريدة، مما يسهم في طيف واسع من المجالات البحثية، بما فيها علم الأورام وعلم الوراثة وعلوم الأدلة الجنائية وعلم الأحياء التطوري. وتُعدّ أجهزة المعالجة بالموجات فوق الصوتية من Hielscher حلًا عالي الكفاءة وموثوقًا لعزل DNA وRNA وتجزئتهما لأغراض التحليل. وفي القائمة أدناه، نشرح الأشكال المحددة لـ DNA ونصنّفها وفقًا لسياقها البيولوجي ووظائفها:
- DNA الجينومي (gDNA)
DNA الجينومي (gDNA): المجموعة الكاملة من DNA في كائن حي، بما يشمل المناطق المُرمِّزة (الجينات) وغير المُرمِّزة. - DNA خارج الخلايا
DNA الورمي المتداول (ctDNA): قطع DNA تطلقها الخلايا الورمية في مجرى الدم.
DNA الخالي من الخلايا (cfDNA): قطع DNA توجد حرةً في الدورة الدموية، وتنشأ من أنسجة مختلفة. - DNA الدائري خارج الكروموسومات (eccDNA): جزيئات DNA دائرية توجد خارج الكروموسومات في الخلايا حقيقية النواة.
DNA الفيروسي: DNA ينشأ من الفيروسات، ويكون إما مدمجًا في جينوم المضيف أو في صورة DNA إبيسومي. - DNA الميتوكوندري
DNA الميتوكوندري (mtDNA): DNA يوجد في الميتوكوندريا، ويُورَّث من الأم، ويسهم في إنتاج الطاقة. - DNA البلازميدي
DNA البلازميدي: جزيئات DNA صغيرة ودائرية تتضاعف بصورة مستقلة عن DNA الكروموسومي، وتوجد عادةً في البكتيريا وتُستخدم في الهندسة الوراثية. - DNA النووي
DNA النووي (nDNA): DNA يوجد داخل نواة الخلايا حقيقية النواة، ويشكّل معظم المادة الوراثية في الكائن الحي. - DNA الخلية المفردة
DNA الخلية المفردة (scDNA): DNA يُستخلَص من خلية واحدة، ويُستخدم لإجراء تحليل جينومي مفصّل على مستوى الخلية الفردية. - DNA المؤتلف
DNA المؤتلف (rDNA): جزيئات DNA تتكوّن بطرق مخبرية لإعادة التركيب الجيني، بهدف جمع مادة وراثية من مصادر متعددة. - أشكال متخصصة
DNA البيئي (eDNA): DNA يُجمَع من عينات بيئية (التربة والماء) دون عزل الكائنات الحية التي نشأ منها
DNA القديم (aDNA): DNA يُستخلَص من عينات قديمة، ويقدّم معلومات عن علم الأحياء التطوري والجماعات القديمة. - DNA الكروموسومي
DNA الكروموسومي: DNA الذي يشكّل الكروموسومات داخل نواة الخلية، ويشمل المناطق المُرمِّزة وغير المُرمِّزة. - الأشكال الفيروسية والاصطناعية
DNA الفيروسي: DNA مشتق من الفيروسات، ويمكن أن يكون مدمجًا في جينومات المضيف أو موجودًا بوصفه كيانات مستقلة.
DNA الاصطناعي: تسلسلات DNA مُخلَّقة اصطناعيًا بعمليات كيميائية، وتُستخدم غالبًا في الأبحاث والتكنولوجيا الحيوية.
تصنّع Hielscher Ultrasonics مجانسات بالموجات فوق الصوتية عالية الأداء بأحجام تتراوح من الحجم المختبري إلى الحجم الصناعي.