Геномни изследвания, улеснени от соникацията
Геномните изследвания революционизираха нашето разбиране за биологичните системи, позволявайки изясняването на сложни генетични механизми, лежащи в основата на различни заболявания и черти. Соникацията, техника, първоначално разработена за разрушаване на клетъчните мембрани, е намерила широка полза в геномните изследвания. Тази статия предоставя преглед на приложението на ултразвука в геномни изследвания, включително изолиране и фрагментация на ДНК, хроматинова имунопреципитация (ChIP) и изготвяне на библиотеки за секвениране от следващо поколение. Тази статия предоставя преглед на принципите, методологиите и приложенията на ултразвука в геномните изследвания и ви запознава с най-подходящите ултразвукови уреди за геномни изследвания.
Соникатори в геномните изследвания
Геномните изследвания претърпяха забележителен напредък през последните десетилетия, подхранвани от развитието на технологии за секвениране с висока производителност и иновативни експериментални методологии. Тези постижения улесниха цялостния анализ на геноми, епигеноми и транскриптоми, предлагайки прозрения за генетичната основа на болестите, еволюцията и фенотипните вариации.
Соникацията, механичен процес, включващ прилагането на физическите сили на ултразвука за разрушаване на молекулярните структури, се очертава като универсален инструмент в геномните изследвания. Соникацията е утвърдена техника, използвана за фрагментация на ДНК, срязване на хроматина и подготовка на NGS библиотека.
Приложения на соникацията в геномните изследвания
Сонификацията се прилага върху биологични проби за подготовка на проби преди анализи, анализ или при подготовка за по-нататъшни процеси надолу по веригата. Най-често срещаните приложения за подготовка на проби, използващи ултразвук, включват:
Соникацията се използва за прецизно фрагментиране на геномна ДНК, което позволява генерирането на ДНК фрагменти с желаните размери за различни приложения надолу по веригата, включително PCR, клониране и южно попиване. Соникацията предлага предимства пред ензимните методи, тъй като позволява гъвкав контрол върху размера и разпределението на фрагментите. Високопроизводителната подготовка на проби с UIP400MTP пластинчатия ултразвук рационализира обработката на голям брой проби.
Прочетете повече за ултразвука Фрагментация на ДНК и Плазмидна фрагментация!
Прочетете повече за използването на ултразвук за секвениране от следващо поколение!
Ултразвуков уред VialTweeter за едновременно приготвяне на проби от няколко флакона
Как да избера най-добрия Sonicator за моето изследване, свързано с ДНК?
Терминът “ултразвук” се използва за различни моди на ултразвуково приложение. Най-разпространените методи са ултразвуковата вана и сондовият ултразвук. По-долу ще откриете защо правилният избор на ултразвук ще подобри качеството и валидността на вашето изследване.
Научете за разликите между различните модели ултразвукови апарати, техните предимства и ограничения. Тук ще се потопим в най-широко използваните модели на ултразвук за геномни изследвания.
Усоника за баня: Защо ултразвуковите апарати за баня ви дават ненадеждни, невъзпроизводими резултати? Геномните проби се поставят във водна баня, оборудвана с няколко ултразвукови преобразувателя, прикрепени към дъното на резервоара за вода. Петната на акустична кавитация се появяват много неравномерно през резервоара и не осигуряват постоянна ултразвукова мощност. Този метод третира пробите с различна интензивност и не осигурява възпроизводими резултати при подготовката на пробата като фрагментация на ДНК. В резултат на това неравномерно третиране не се дава контрол върху размера на ДНК фрагмента. При обикновена ултразвукова вана надеждните, повтарящи се изследвания са неосъществими.
Искате ли да научите повече за сондовия ултразвук срещу ултразвуковата вана? Натисни тук!
За разлика от ултразвуковата вана, Hielscher са прецизно управляеми ултразвуки, които доставят мощен ултразвук. Интензивността на ултразвука може да бъде настроена точно според приложението, така че да се избегне нежеланото разграждане на биологичните проби. Осигурява оптимално запазване на нуклеиновите киселини и други биомолекули по време на обработката на пробата. Това е особено полезно за геномни изследвания, където целостта на пробата е от решаващо значение за анализа надолу по веригата. Интелигентни функции като програмируема настройка, дистанционно управление на браузъра и автоматично записване на данни улесняват изследователската работа в лабораториите.
Модели на Hielscher Sonicator за геномни изследвания
- Ултразвук тип сонда: Сондата за ултразвук се вкарва директно в тръбата за проба, което позволява локализирана ултразвук и прецизен контрол върху параметрите на фрагментацията. Този метод е предпочитан за малки количества проби, като единични флакони или чаши.
Намерете всички сондирни за фрагментация на ДНК и подготовка на проби тук! - CupHorn и UIP400MTP: Моделите ултразвуков куперхорн и UIP400MTP плоча Sonicator на Hielscher се различават значително от обикновената ултразвукова вана или резервоар за почистване. Докато на пръв поглед принципът на непрякото предаване на ултразвукови вълни през водна баня изглежда подобен – разликата между ултразвуковия купергорн или плочата на Hielscher и обикновената ултразвукова вана не може да бъде по-голяма! При системите на Hielscher цялото дъно на кубархорна и пластинчатия ултразвук се разбърква равномерно от мощен ултразвук. Това означава, че цялата повърхност вибрира с абсолютно същата амплитуда и честота. Не са намерени мъртви, незвукови петна, всички проби са ултразвук с една и съща интензивност! Това гарантира равномерни, възпроизводими резултати при подготовката на ултразвуковата проба.
Можете да намерите повече информация за ултразвуковия Cuphorn тук!
Можете да намерите повече информация за плочата-ултразвук UIP400MTP тук! - ФлаконВисокоговорител за високи честоти: VialTweeter използва уникален дизайн на вибриращ блок за задържане на флакони, за да предава ултразвукова енергия директно във флакони за проби, без да е необходимо потапяне във водна баня или друга среда. Този индиректен, но високоефективен метод на ултразвук е идеален за третиране на до 10 затворени флакона и избягва кръстосано замърсяване.
Прочетете повече за ултразвука без замърсяване на до 10 затворени флакона с VialTweeter!
Ултразвуков CupHorn за интензивно ултразвукоизлъчване на затворени епруветки и флакони за стерилна фрагментация на ДНК.
Соникатори в автоматизирани системи – Лесна интеграция
Ултразвуковите апарати на Hielscher могат да бъдат интегрирани в автоматизирани системи. С отворен мрежов интерфейс и функции за програмиране, ултразвуковите уреди Hielscher са подходящи за автоматизация. Интеграцията с автоматизация и роботика позволява високопроизводителна обработка на геномни проби, улеснявайки широкомащабни проучвания и инициативи за персонализирана медицина. Възможността за интегриране на вашия ултразвук в автоматизирана система за подготовка на проби оптимизира обработката на проби и ще осигури ефективна, възпроизводима и безопасна обработка на проби в различни приложения и типове проби.
- висока ефективност
- Най-съвременна технология
- надеждност & Стабилност
- регулируемо, прецизно управление на процеса
- партида & Вградени
- за всеки обем
- Интелигентен софтуер
- интелигентни функции (напр. програмируеми, протоколиране на данни, дистанционно управление)
- лесен и безопасен за работа
- ниска поддръжка
- CIP (почистване на място)
Проектиране, производство и консултиране – Качество, произведено в Германия
Ултразвуковите апарати Hielscher са добре известни със своите най-високи стандарти за качество и дизайн. Здравината и лесната работа позволяват безпроблемното интегриране на нашите ултразвукови апарати в промишлени съоръжения. Тежките условия и взискателните условия се справят лесно с ултразвуковите апарати на Hielscher.
Hielscher Ultrasonics е сертифицирана по ISO компания и поставя специален акцент върху високопроизводителните ултразвукови уреди, отличаващи се с най-съвременна технология и удобство за потребителя. Разбира се, ултразвуковите апарати на Hielscher са съвместими с CE и отговарят на изискванията на UL, CSA и RoHs.
Таблицата по-долу ви дава представа за приблизителния капацитет за обработка на нашите лабораторни ултразвукови апарати, които са идеални за задачи за подготовка на проби като фрагментация на ДНК и РНК, клетъчен лизис, както и изолиране на ДНК и протеини:
| Устройство | Мощност [W] | Вид | Сила на звука [ml] |
|---|---|---|---|
| UIP400MTP | 400 | за микроплаки | 6 – 3456 кладенци | ФлаконВисокоговорител за високи честоти | 200 | за до 10 флакона плюс възможност за захващане | 0.5 – 1.5 |
| UP50H | 50 | тип сонда | 0.01 – 250 |
| UP100H | 100 | тип сонда | 0.01 – 500 |
| UP200Ht | 200 | тип сонда | 0.1 – 1000 |
| UP200St | 200 | тип сонда | 0.1 – 1000 |
| UP400St | 400 | тип сонда | 5.0 – 2000 |
| Cuphorn | 200 | CupHorn, sonoreactor | 10 – 200 |
| GDmini2 | 200 | Клетка без замърсяване |
Свържете се с нас! / Попитайте ни!
Често задавани въпроси за геномиката и соникацията
Тук намерете отговорите на най-често задавания въпрос, когато става въпрос за ултразвук и геномни изследвания.
Какво означава ултразвукът на ДНК?
Соникацията разгражда ДНК на по-малки фрагменти чрез прилагане на високочестотни звукови вълни, които създават механични сили, причинявайки скъсване на ДНК веригите в произволни точки. Регулирането на интензивността на ултразвука позволява да се създадат по-големи или по-малки ДНК фрагменти в зависимост от изискванията за последваща обработка и анализ.
Какъв е протоколът за ултразвук за фрагментация на ДНК?
Типичен протокол за ултразвукова фрагментация на ДНК включва прилагане на ултразвукови вълни към ДНК проби в буферен разтвор за поредица от кратки изблици, последвани от интервали на охлаждане, за да се предотврати нагряването на пробата. Параметри като амплитуда, продължителност и номер на цикъла се оптимизират въз основа на типа на пробата и желания размер на фрагмента.
Как работи ултразвукът при срязване на ДНК?
Соникацията за срязване на ДНК включва прилагане на контролирани механични сили към молекулите на ДНК с помощта на ултразвукови вълни. Тези сили нарушават водородните връзки и други взаимодействия, които държат ДНК веригите заедно, което води до случайни прекъсвания и фрагментация на ДНК на по-малки парчета.
Колко дълго трябва да ултразвукирате ДНК проби?
Продължителността на ултразвука за ДНК проби зависи от фактори като обем на пробата, концентрация и желан размер на фрагмента. Обикновено ултразвукът се извършва за кратки изблици от няколко секунди до няколко минути, с интервали на охлаждане, за да се предотврати прегряване на пробата.
Кой е най-добрият ултразвук за изолиране на ДНК?
Изборът на най-добрия ултразвук за изолиране на ДНК зависи от фактори като обем на пробата, производителност и желан размер на фрагмента. Някои популярни опции включват пластинчатия ултразвук Hielscher UIP400MTP, VialTweeter, CupHorn и ултразвуковата сонда UP100H. Тези ултразвукови апарати предлагат прецизен контрол върху параметрите на ултразвука и са подходящи за различни приложения за изолиране на ДНК в изследователски лаборатории.
Какво е геномика?
Геномиката е мултидисциплинарен клон на биологията, който се задълбочава в разбирането на пълния състав, функции, еволюция, картографиране и модификация на геномите. Геномът обхваща цялата ДНК в организма, включвайки както неговите гени, така и тяхната сложна триизмерна организация. За разлика от генетиката, която се фокусира върху отделните гени и техните модели на наследяване, геномиката има за цел да характеризира изчерпателно и количествено да характеризира всички гени в организма, изяснявайки техните взаимодействия и въздействие върху организма като цяло. Гените играят ключова роля в насочването на синтеза на протеини, улеснени от ензими и пратеници. Тези протеини от своя страна съставляват структурните компоненти на органите и тъканите, регулират биохимичните процеси и улесняват комуникацията между клетките. Геномиката обхваща секвенирането и анализа на цели геноми, като използва високопроизводителни техники за секвениране на ДНК и инструменти за биоинформатика за дешифриране на структурата и функциите на геномите в тяхната цялост.
Геномиката е изследване на целия генетичен материал на организма, включително неговата ДНК последователност, организация, функция и вариации. Тя обхваща анализа на гените, техните взаимодействия и влиянието им върху чертите и поведението. Геномните изследвания включват различни техники и подходи за разбиране на структурата и функцията на геномите, както и тяхната роля в здравето, болестите, еволюцията и други биологични процеси.
Геномните изследвания имат за цел:
- Геноми на последователността: Това включва определяне на реда на нуклеотидите (A, T, C и G) в ДНК на организма. Това може да бъде целият геном или конкретни региони, представляващи интерес.
- Анализирайте генетичните вариации: Геномните изследвания изследват вариациите в ДНК последователностите сред индивиди или популации, което може да даде представа за генетичната основа на болестите, чертите и еволюционните процеси.
- Функционална геномика: Тази област изследва как гените функционират и взаимодействат помежду си и околната среда. Тя включва транскриптомика (изследване на генната експресия), протеомика (изследване на протеини) и метаболомика (изследване на метаболити).
- Сравнителна геномика: Чрез сравняване на геноми на различни видове, изследователите могат да разкрият еволюционни връзки, да идентифицират запазени региони и да разберат генетичната основа на биологичното разнообразие.
- Медицинска геномика: Геномните изследвания в медицината се фокусират върху разбирането на генетичната основа на заболяванията, прогнозирането на риска от заболяване и разработването на персонализирани лечения и интервенции.
Геномните изследвания доведоха до значителен напредък в области като медицина, селско стопанство, еволюционна биология и биотехнологии, допринасяйки за нашето разбиране на живота на молекулярно ниво и подобрявайки човешкото здраве и благополучие.
Литература / Препратки
- 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.
- Doublier S., Riganti Ch., Voena C., Costamagna C., Aldieri E., Pescarmona G., Ghigo D., Bosia A. (2008): 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.
Hielscher Ultrasonics произвежда високоефективни ултразвукови хомогенизатори от лаборатория да индустриален размер.