Genoomiuuringud sonikeerimise abil
Genoomiuuringud on pöördeliselt muutnud meie arusaama bioloogilistest süsteemidest, võimaldades selgitada mitmesuguste haiguste ja tunnuste aluseks olevaid keerukaid geneetilisi mehhanisme. Sonikeerimine ehk ultraheli töötlus, tehnika, mis töötati algselt välja rakumembraanide lõhkumiseks, on leidnud genoomiuuringutes laialdast kasutust. See artikkel annab ülevaate sonikeerimise kasutamisest genoomiuuringutes, sealhulgas DNA isoleerimisest ja fragmenteerimisest, kromatiini immunosadestamisest (ChIP) ning järgmise põlvkonna sekveneerimise raamatukogude ettevalmistamisest. See artikkel annab ülevaate sonikeerimise põhimõtetest, meetoditest ja rakendustest genoomiuuringutes ning tutvustab teile genoomiuuringute jaoks kõige sobivamaid sonikaatoreid.
Sonikaatorid genoomiuuringutes
Genoomiuuringud on viimastel aastakümnetel teinud märkimisväärseid edusamme, mida on toetanud suure läbilaskevõimega sekveneerimistehnoloogiate ja uuenduslike eksperimentaalsete meetodite areng. Need edusammud on võimaldanud genoomide, epigenoomide ja transkriptoomide põhjalikku analüüsi, andes ülevaate haiguste geneetilisest alusest, evolutsioonist ja fenotüübilisest varieeruvusest.
Sonikeerimine ehk ultraheli töötlus, mehaaniline protsess, mille käigus kasutatakse ultraheli füüsikalisi jõude molekulaarsete struktuuride lõhkumiseks, on kujunenud mitmekülgseks vahendiks genoomiuuringutes. Sonikeerimine on väljakujunenud tehnika, mida kasutatakse DNA fragmenteerimiseks, kromatiini nihkele allutamiseks ja NGS-raamatukogude ettevalmistamiseks.
Sonikeerimise rakendused genoomiuuringutes
Sonikeerimist kasutatakse bioloogiliste proovide ettevalmistamiseks enne analüüse või edasiste järgnevate protsesside jaoks. Kõige levinumad sonikeerimist kasutavad proovide ettevalmistamise rakendused on järgmised:
Sonikeerimist kasutatakse genoomse DNA täpseks fragmenteerimiseks, mis võimaldab saada soovitud suurusega DNA fragmente mitmesuguste järgnevate rakenduste jaoks, sealhulgas PCR, kloonimine ja Southern blot. Sonikeerimisel on ensümaatiliste meetodite ees eeliseid, kuna see võimaldab paindlikult kontrollida fragmentide suurust ja jaotust. Suure läbilaskevõimega proovide ettevalmistamine UIP400MTP plaadisonikaatoriga muudab suure proovide arvu töötlemise sujuvamaks.
Lugege lähemalt ultraheliga DNA fragmenteerimise ja plasmiidide fragmenteerimise kohta!
Lugege lähemalt sonikeerimise kasutamisest järgmise põlvkonna sekveneerimisel!
VialTweeter sonikaator mitme viaali samaaegseks proovide ettevalmistamiseks
Kuidas valida oma DNA-uuringute jaoks parim sonikaator?
Terminit „sonikeerimine“ kasutatakse ultraheli rakendamise erinevate režiimide kohta. Levinumad meetodid on ultrahelivann ja sondtüüpi sonikaator. Allpool saate teada, miks sonikaatori õige valik parandab teie uurimistulemuste kvaliteeti ja kehtivust.
Tutvuge erinevate ultraheli sonikaatori mudelite erinevuste, nende eeliste ja piirangutega. Siin vaatleme lähemalt genoomiuuringutes kõige laialdasemalt kasutatavaid sonikaatori mudeleid.
Vann-sonikeerimine: Miks annavad vanni-tüüpi sonikaatorid ebausaldusväärseid, mittekorratavaid tulemusi? Genoomsed proovid asetatakse veevanni, mis on varustatud mitme ultraheli muunduriga, mis on kinnitatud veemahuti põhjale. Akustilise kavitatsiooni kolded tekivad mahutis väga ebaühtlaselt ega taga ühtlast ultraheli võimsust. See meetod töötleb proove varieeruva intensiivsusega ega anna korratavaid tulemusi sellistes proovide ettevalmistamise etappides nagu DNA fragmenteerimine. Selle ebaühtlase töötluse tagajärjel puudub kontroll DNA fragmentide suuruse üle. Tavalise ultraheli vanniga on usaldusväärne ja korratav uurimistöö teostamatu.
Kas soovite rohkem teada sondi-tüüpi sonikaatori ja ultraheli vanni erinevustest? Klõpsake siin!
Erinevalt ultraheli vannist on Hielscher täpselt juhitavad sonikaatorid, mis annavad võimsat ultraheli. Ultraheli töötluse intensiivsust saab rakendusele täpselt häälestada, nii et bioloogiliste proovide soovimatu lagunemine väldituks. See tagab nukleiinhapete ja teiste biomolekulide optimaalse säilimise proovi töötlemise ajal. See on eriti kasulik genoomikauuringutes, kus proovi terviklikkus on järgneva analüüsi jaoks kriitilise tähtsusega. Nutikad funktsioonid, nagu programmeeritav seadistus, brauseripõhine kaugjuhtimine ja automaatne andmete salvestamine, hõlbustavad laboratoorset uurimistööd.
Hielscheri sonikaatorite mudelid genoomikauuringuteks
- Sondi-tüüpi ultraheli töötlus: Sonikeerimissond sisestatakse otse proovitorusse, mis võimaldab lokaliseeritud ultraheli töötlust ja fragmenteerimisparameetrite täpset kontrolli. Seda meetodit eelistatakse väikese proovide arvu puhul, näiteks üksikute viaalide või keeduklaaside korral.
Leidke siit kõik sondi-tüüpi sonikaatorid DNA fragmenteerimiseks ja proovide ettevalmistamiseks! - CupHorn ja UIP400MTP: Hielscheri sonikaatorite mudelid Ultrasonic Cuphorn ja UIP400MTP plaadisonikaator erinevad oluliselt tavalisest ultraheli vannist või puhastusmahutist. Kuigi esmapilgul tundub ultraheli lainete kaudse edastamise põhimõte veevanni kaudu sarnane – on Hielscheri ultraheli cuphorni või plaadisonikaatori ning tavalise ultraheli vanni erinevus tohutu! Hielscheri süsteemides pannakse cuphorni ja plaadisonikaatori kogu põhi ühtlaselt võnkuma võimsa ultraheli toimel. See tähendab, et kogu pind vibreerib täpselt sama amplituudi ja sagedusega. Surnud, ultraheli töötlemata kohti ei esine, kõiki proove töödeldakse sama intensiivsusega! See tagab ühtlased, korratavad tulemused teie ultraheli proovide ettevalmistamisel.
Lisateavet ultraheli cuphorni kohta leiate siit!
Lisateavet plaadisonikaatori UIP400MTP kohta leiate siit! - VialTweeter: VialTweeter kasutab ainulaadset vibreeriva viaaliklotsina toimiva sonotroodi konstruktsiooni, et edastada ultraheli energiat otse proovi viaalidesse, ilma et oleks vaja neid vette või muusse keskkonda kasta. See kaudne, kuid väga tõhus ultraheli töötlusmeetod sobib ideaalselt kuni 10 suletud viaali töötlemiseks ja väldib ristsaastumist.
Lugege lähemalt kuni 10 suletud viaali saastevaba ultraheli töötlusest seadmega VialTweeter!
Ultraheli cuphorn suletud katsutite ja viaalide intensiivseks ultraheli töötluseks steriilse DNA fragmenteerimise jaoks.
Sonikaatorid automatiseeritud süsteemides – lihtne integreerimine
Hielscheri sonikaatoreid saab integreerida automatiseeritud süsteemidesse. Avatud võrguliidese ja programmeerimisfunktsioonidega sobivad Hielscheri sonikaatorid automatiseerimiseks. Integreerimine automatiseerimise ja robootikaga võimaldab genoomiproovide suure läbilaskevõimega töötlemist, hõlbustades suuremahulisi uuringuid ja personaalmeditsiini algatusi. Võimalus integreerida teie sonikaator automatiseeritud proovide ettevalmistamise süsteemi optimeerib proovide käitlemist ning tagab tõhusa, korratava ja ohutu proovide töötlemise erinevate rakenduste ja proovitüüpide puhul.
- kõrge tõhusus
- tipptasemel tehnoloogia
- töökindlus ja vastupidavus
- reguleeritav, täpne protsessijuhtimine
- partii- ja inline-töötlus
- mis tahes mahule
- intelligentne tarkvara
- nutikad funktsioonid (nt programmeeritavus, andmete logimine, kaugjuhtimine)
- lihtne ja ohutu kasutada
- väike hooldusvajadus
- CIP (puhastus paigalolekus)
Disain, tootmine ja nõustamine – Saksamaal valmistatud kvaliteet
Hielscheri ultraheli seadmed on tuntud oma kõrgeima kvaliteedi ja disainistandardite poolest. Töökindlus ja lihtne kasutamine võimaldavad meie ultraheli seadmeid sujuvalt integreerida tööstusrajatistesse. Hielscheri ultraheli seadmed tulevad karmide tingimuste ja nõudlike keskkondadega hõlpsasti toime.
Hielscher Ultrasonics on ISO-sertifitseeritud ettevõte ning pöörab erilist tähelepanu suure jõudlusega ultraheli seadmetele, mis on varustatud tipptasemel tehnoloogia ja kasutajasõbralikkusega. Loomulikult vastavad Hielscheri ultraheli seadmed CE nõuetele ning UL-i, CSA ja RoHs nõuetele.
Alljärgnev tabel annab ülevaate meie laboriseadmete ligikaudsest töötlemismahust. Need sobivad ideaalselt proovide ettevalmistamise ülesanneteks, nagu DNA ja RNA fragmenteerimine, rakkude lüüs ning DNA ja valkude isoleerimine:
| Seade | Võimsus [W] | Tüüp | Maht [mL] |
|---|---|---|---|
| UIP400MTP | 400 | mikroplaatidele | 6 – 3456 süvendit | VialTweeter | 200 | kuni 10 viaalile pluss kinnitamisvõimalus | 0,5 – 1,5 |
| UP50H | 50 | sondtüüpi | 0,01 – 250 |
| UP100H | 100 | sondtüüpi | 0,01 – 500 |
| UP200Ht | 200 | sondtüüpi | 0,1 – 1000 |
| UP200St | 200 | sondtüüpi | 0,1 – 1000 |
| UP400St | 400 | sondtüüpi | 5,0 – 2000 |
| CupHorn | 200 | CupHorn, sonoreaktor | 10 – 200 |
| GDmini2 | 200 | saastevaba läbivoolukamber |
Võtke meiega ühendust! / Küsige meilt!
Korduma kippuvad küsimused genoomika ja ultraheli töötluse kohta
Siit leiate vastused kõige sagedamini esitatavatele küsimustele ultraheli töötluse ja genoomiuuringute kohta.
Mida ultraheli töötlus DNA-ga teeb?
Ultraheli töötlus lõhub DNA väiksemateks fragmentideks, rakendades kõrgsageduslikke helilaineid, mis tekitavad mehaanilisi jõude ja põhjustavad DNA ahelate katkemist juhuslikes kohtades. Ultraheli töötluse intensiivsuse reguleerimine võimaldab luua suuremaid või väiksemaid DNA fragmente sõltuvalt järgnevaks töötlemiseks ja analüüsiks esitatud nõuetest.
Milline on DNA fragmenteerimise ultraheli töötluse protokoll?
Tüüpiline DNA fragmenteerimise ultraheli töötluse protokoll hõlmab ultraheli lainete rakendamist puhverlahuses olevatele DNA proovidele lühikeste impulssidena, millele järgnevad jahutuspausid proovi kuumenemise vältimiseks. Parameetrid, nagu amplituud, kestus ja tsüklite arv, optimeeritakse proovi tüübi ja soovitud fragmendi suuruse alusel.
Kuidas toimib ultraheli töötlus DNA nihkel?
DNA nihkel põhinev ultraheli töötlus hõlmab kontrollitud mehaaniliste jõudude rakendamist DNA molekulidele ultraheli lainete abil. Need jõud katkestavad vesiniksidemeid ja muid vastasmõjusid, mis hoiavad DNA ahelaid koos, mille tulemuseks on juhuslikud katked ja DNA fragmenteerumine väiksemateks tükkideks.
Kui kaua tuleks DNA proove ultraheliga töödelda?
DNA proovide ultraheli töötluse kestus sõltub teguritest nagu proovi maht, kontsentratsioon ja soovitud fragmendi suurus. Tavaliselt tehakse ultraheli töötlust lühikeste impulssidena, mille kestus ulatub mõnest sekundist mitme minutini, ning proovi ülekuumenemise vältimiseks tehakse jahutuspause.
Milline on parim sonikaator DNA isoleerimiseks?
Parima sonikaatori valik DNA isoleerimiseks sõltub teguritest nagu proovi maht, läbilaskevõime ja soovitud fragmendi suurus. Mõned populaarsed valikud on Hielscheri plaadisonikaator UIP400MTP, VialTweeter, CupHorn ja ultraheli sond UP100H. Need sonikaatorid pakuvad täpset kontrolli ultraheli töötluse parameetrite üle ning sobivad mitmesugusteks DNA isoleerimise rakendusteks uurimislaborites.
Mis on genoomika?
Genoomika on bioloogia multidistsiplinaarne haru, mis keskendub genoomide täieliku ülesehituse, funktsioonide, evolutsiooni, kaardistamise ja muutmise mõistmisele. Genoom hõlmab kogu organismi DNA-d, sealhulgas nii selle geene kui ka nende keerukat kolmemõõtmelist organisatsiooni. Erinevalt geneetikast, mis keskendub üksikutele geenidele ja nende pärilikkusmustritele, püüab genoomika põhjalikult iseloomustada ja kvantifitseerida kõiki organismi geene, selgitades nende koostoimeid ja mõju organismile tervikuna. Geenidel on valkude sünteesi suunamisel keskne roll, mida hõlbustavad ensüümid ja virgemolekulid. Need valgud omakorda moodustavad organite ja kudede struktuurikomponendid, reguleerivad biokeemilisi protsesse ning hõlbustavad rakkudevahelist suhtlust. Genoomika hõlmab tervete genoomide sekveneerimist ja analüüsi, kasutades suure läbilaskevõimega DNA sekveneerimise meetodeid ja bioinformaatika tööriistu, et dešifreerida genoomide struktuuri ja funktsioone nende tervikuna.
Genoomika on organismi kogu geneetilise materjali uurimine, sealhulgas selle DNA järjestuse, organisatsiooni, funktsiooni ja varieeruvuse. See hõlmab geenide, nende koostoimete ning nende mõju analüüsi tunnustele ja käitumisele. Genoomiuuringud hõlmavad mitmesuguseid meetodeid ja lähenemisviise, et mõista genoomide struktuuri ja funktsiooni ning nende rolli tervises, haigustes, evolutsioonis ja muudes bioloogilistes protsessides.
Genoomiuuringute eesmärgid on:
- Genoomide sekveneerimine: See hõlmab nukleotiidide (A, T, C ja G) järjestuse määramist organismi DNA-s. See võib olla kogu genoom või konkreetsed huvipakkuvad piirkonnad.
- Geneetilise varieeruvuse analüüs: Genoomiuuringud uurivad DNA järjestuste varieeruvust üksikisikute või populatsioonide vahel, mis võib anda ülevaate haiguste, tunnuste ja evolutsiooniprotsesside geneetilisest alusest.
- Funktsionaalne genoomika: See valdkond uurib, kuidas geenid toimivad ning kuidas nad on omavahel ja keskkonnaga vastasmõjus. See hõlmab transkriptoomikat (geeniekspressiooni uurimine), proteoomikat (valkude uurimine) ja metaboloomikat (metaboliitide uurimine).
- Võrdlev genoomika: Genoomide võrdlemisel eri liikide vahel saavad teadlased avastada evolutsioonilisi seoseid, tuvastada konserveerunud piirkondi ja mõista bioloogilise mitmekesisuse geneetilist alust.
- Meditsiiniline genoomika: Genoomiuuringud meditsiinis keskenduvad haiguste geneetilise aluse mõistmisele, haigusriski prognoosimisele ning isikustatud ravi ja sekkumiste väljatöötamisele.
Genoomiuuringud on toonud kaasa olulisi edusamme sellistes valdkondades nagu meditsiin, põllumajandus, evolutsiooniline bioloogia ja biotehnoloogia, aidates kaasa meie arusaamale elust molekulaarsel tasandil ning parandades inimeste tervist ja heaolu.
Kirjandus / viited
- 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 toodab suure jõudlusega ultraheli homogenisaatoreid alates laboriulatusest kuni tööstusliku mõõtkavani.