تحقیقات ژنومی تسهیل شده توسط فراصوت
تحقیقات ژنومی درک ما از سیستم های بیولوژیکی را متحول کرده است و امکان روشن شدن مکانیسم های ژنتیکی پیچیده زمینه ساز بیماری ها و صفات مختلف را فراهم کرده است. فراصوت ، تکنیکی که در اصل برای اختلال در غشای سلولی ایجاد شده است ، در تحقیقات ژنومی کاربرد گسترده ای پیدا کرده است. این مقاله یک نمای کلی از کاربرد فراصوت در مطالعات ژنومی، از جمله جداسازی DNA و تکه تکه شدن، رسوب ایمنی کروماتین (ChIP) و آماده سازی کتابخانه های توالی یابی نسل بعدی ارائه می دهد. این مقاله ارائه می دهد یک نمای کلی از اصول, روش شناسی, و کاربردهای فراصوت در تحقیقات ژنومی و شما را به فراصوت مناسب ترین برای تحقیقات ژنومی معرفی.
Sonicators در تحقیقات ژنومی
تحقیقات ژنومی در دهه های اخیر دستخوش پیشرفت های قابل توجهی شده است که با توسعه فناوری های توالی یابی با توان بالا و روش های آزمایشی نوآورانه تقویت شده است. این پیشرفت ها تجزیه و تحلیل جامع ژنوم ها، اپی ژنوم ها و رونوشت ها را تسهیل کرده است و بینش هایی را در مورد اساس ژنتیکی بیماری ها، تکامل و تنوع فنوتیپی ارائه می دهد.
فراصوت، یک فرآیند مکانیکی شامل استفاده از نیروهای فیزیکی سونوگرافی برای مختل کردن ساختارهای مولکولی، به عنوان یک ابزار همه کاره در تحقیقات ژنومی ظاهر شده است. فراصوت یک تکنیک تثبیت شده است که برای تکه تکه شدن DNA، برش کروماتین و آماده سازی کتابخانه NGS استفاده می شود.
کاربردهای فراصوت در تحقیقات ژنومی
فراصوت برای آماده سازی نمونه قبل از سنجش، تجزیه و تحلیل یا آماده سازی برای فرآیندهای پایین دستی بیشتر برای نمونه های بیولوژیکی اعمال می شود. رایج ترین برنامه های کاربردی آماده سازی نمونه با استفاده از فراصوت عبارتند از:
فراصوت برای تکه تکه شدن دقیق DNA ژنومی مورد استفاده قرار می گیرد و امکان تولید قطعات DNA با اندازه های دلخواه را برای کاربردهای مختلف پایین دستی، از جمله PCR، شبیه سازی و بلات جنوبی فراهم می کند. فراصوت مزایایی نسبت به روش های آنزیمی ارائه می دهد، زیرا امکان کنترل انعطاف پذیر بر اندازه و توزیع قطعه را فراهم می کند. آماده سازی نمونه با توان بالا با سونیکاتور صفحه UIP400MTP ساده پردازش تعداد نمونه های بزرگ.
اطلاعات بیشتر در مورد اولتراسونیک تکه تکه شدن DNA . تکه تکه شدن پلاسمید!
اطلاعات بیشتر در مورد استفاده از فراصوت برای توالی نسل بعدی!
سونیکاتور VialTweeter برای آماده سازی همزمان نمونه ویال های متعدد
چگونه بهترین Sonicator را برای تحقیقات مربوط به DNA خود انتخاب کنم؟
اصطلاح “فراصوت” برای حالت های مختلف کاربرد سونوگرافی استفاده می شود. روش های رایج ترین حمام اولتراسونیک و سونیکاتور نوع پروب هستند. در زیر، شما کشف خواهید کرد که چرا انتخاب صحیح فراصوت کیفیت و اعتبار نتیجه تحقیقات شما را بهبود می بخشد.
در مورد تفاوت بین مدل های مختلف اولتراسونیکاتور ، مزایا و محدودیت های آنها بیاموزید. در اینجا ما به طور گسترده ای به مدل های فراصوت برای تحقیقات ژنومی شیرجه می زنیم.
فراصوت حمام: چرا فراصوت های حمام از نوع حمام به شما نتایج غیر قابل اعتماد و غیر قابل تکرار می دهند؟ نمونه های ژنومی در یک حمام آب مجهز به چندین مبدل اولتراسونیک متصل به کف مخزن آب قرار می گیرند. لکه های کاویتاسیون آکوستیک بسیار ناهموار از طریق مخزن رخ می دهد و قدرت سونوگرافی ثابتی را ارائه نمی دهد. این روش نمونه ها را با شدت های متفاوتی درمان می کند و نتایج قابل تکرار در آماده سازی نمونه مانند تکه تکه شدن DNA ارائه نمی دهد. در نتیجه این درمان ناهموار، کنترل اندازه قطعه DNA داده نمی شود. با یک حمام اولتراسونیک مشترک، تحقیقات قابل اعتماد و تکرارپذیر غیرممکن است.
آیا می خواهید در مورد سونیکاتور نوع پروب در مقابل حمام اولتراسونیک بیشتر بدانید؟ اینجا را کلیک کنید!
در مقابل حمام اولتراسونیک, Hielscher دقیقا قابل کنترل فراصوت است که ارائه سونوگرافی قدرتمند. شدت فراصوت را می توان دقیقا به برنامه تنظیم به طوری که تخریب نامطلوب از نمونه های بیولوژیکی جلوگیری می شود. حفظ بهینه اسیدهای نوکلئیک و سایر مولکول های زیستی را در طول پردازش نمونه تضمین می کند. این امر به ویژه برای تحقیقات ژنومی سودمند است، جایی که یکپارچگی نمونه برای تجزیه و تحلیل پایین دست بسیار مهم است. ویژگی های هوشمند مانند تنظیمات قابل برنامه ریزی، کنترل از راه دور مرورگر و ضبط خودکار داده ها، کار تحقیقاتی در آزمایشگاه ها را تسهیل می کند.
Hielscher مدل های Sonicator برای تحقیقات ژنومی
- فراصوت نوع پروب: یک پروب فراصوت به طور مستقیم به لوله نمونه وارد شده است ، اجازه می دهد تا فراصوت موضعی و کنترل دقیق بر پارامترهای تکه تکه شدن. این روش برای تعداد نمونه های کوچک مانند ویال های منفرد یا لیوان ها ترجیح داده می شود.
پیدا کردن تمام پروب نوع فراصوت برای تکه تکه شدن DNA و آماده سازی نمونه در اینجا! - CupHorn و UIP400MTP: مدل های صوتی Hielscher Cuphorn اولتراسونیک و UIP400MTP صفحه Sonicator به طور قابل توجهی متفاوت از حمام اولتراسونیک مشترک و یا تمیز کردن مخزن. در حالی که در نگاه اول، اصل انتقال غیرمستقیم امواج اولتراسوند از طریق حمام آب مشابه به نظر می رسد – تفاوت بین Hielscher cuphorn اولتراسونیک و یا سونیکاتور صفحه و حمام اولتراسونیک مشترک نمی تواند بزرگتر باشد! در سیستم های Hielscher، پایین کامل cuphorn و صفحه فراصوت به طور یکنواخت توسط سونوگرافی قدرتمند آشفته می شود. این بدان معناست که سطح کامل دقیقا با همان دامنه و فرکانس ارتعاش می کند. هیچ نقطه مرده و بدون فراصوت یافت نمی شود، همه نمونه ها با همان شدت فراصوت می شوند! این تضمین می کند یکنواخت, نتایج تکرارپذیر در آماده سازی نمونه اولتراسونیک خود را.
می توانید اطلاعات بیشتر در مورد cuphorn اولتراسونیک را در اینجا پیدا کنید!
شما می توانید اطلاعات بیشتر در مورد صفحه فراصوت UIP400MTP در اینجا پیدا کنید! - ویال توییتر: VialTweeter با استفاده از یک طراحی منحصر به فرد از یک ویال ارتعاشی نگه داشتن بلوک sonotrode برای انتقال انرژی اولتراسونیک به طور مستقیم به ویال نمونه بدون نیاز به غوطه ور شدن در حمام آب و یا رسانه های دیگر. این روش فراصوت غیر مستقیم و در عین حال بسیار کارآمد ایده آل برای درمان تا 10 ویال بسته است و جلوگیری از آلودگی متقابل.
اطلاعات بیشتر در مورد فراصوت بدون آلودگی تا 10 ویال بسته با theVialTweeter!
التراسونیک CupHorn برای فراصوت شدید لوله های بسته و ویال برای تکه تکه شدن DNA استریل.
Sonicators در سیستم های خودکار – ادغام ساده
فراصوت Hielscher را می توان به سیستم های خودکار یکپارچه. با یک رابط شبکه باز و ویژگی های برنامه نویسی, فراصوت Hielscher مناسب برای اتوماسیون هستند. ادغام با اتوماسیون و رباتیک، پردازش با توان بالا نمونه های ژنومی را امکان پذیر می کند و مطالعات در مقیاس بزرگ و ابتکارات پزشکی شخصی را تسهیل می کند. امکان ادغام فراصوت خود را در یک سیستم آماده سازی نمونه خودکار بهینه سازی دست زدن به نمونه و اطمینان از کارآمد, تکرارپذیر, و پردازش نمونه امن در سراسر برنامه های مختلف و انواع نمونه.
- راندمان بالا
- تکنولوژی روز
- قابلیت اطمینان & نیرومندی
- کنترل فرآیند قابل تنظیم و دقیق
- دسته & درون خطی
- برای هر حجمی
- نرم افزار هوشمند
- ویژگی های هوشمند (به عنوان مثال، قابل برنامه ریزی، پروتکل داده ها، کنترل از راه دور)
- آسان و ایمن برای کار
- تعمیر و نگهداری کم
- CIP (تمیز کردن در محل)
طراحی، ساخت و مشاوره – کیفیت ساخت آلمان
مافوق صوت Hielscher به خوبی برای بالاترین کیفیت و استانداردهای طراحی خود را شناخته شده. استحکام و بهره برداری آسان اجازه می دهد تا ادغام صاف از ultrasonicators ما به امکانات صنعتی. شرایط خشن و محیط های خواستار به راحتی توسط مافوق صوت Hielscher رسیده.
Hielscher اولتراسونیک یک شرکت دارای گواهینامه ISO است و تاکید ویژه ای بر مافوق صوت با کارایی بالا با ویژگی های دولت از هنر فن آوری و کاربر پسند قرار داده است. البته، مافوق صوت Hielscher مطابق با CE و دیدار با الزامات UL، CSA و RoHs.
جدول زیر به شما نشانه ای از ظرفیت پردازش تقریبی مافوق صوت آزمایشگاه ما می دهد، که ایده آل برای وظایف آماده سازی نمونه مانند تکه تکه شدن DNA و RNA، لیز سلولی و همچنین جداسازی DNA و پروتئین:
| دستگاه | توان [W] | نوع | حجم [میلی لیتر] |
|---|---|---|---|
| UIP400MTP | 400 | برای میکروپلیت ها | 6 – 3456 چاه | VialTweeter(ویال گروهی) | 200 | برای حداکثر 10 ویال به علاوه امکان گیره زدن | 0.5 – 1.5 |
| UP50H | 50 | نوع کاوشگر | 0.01 – 250 |
| UP100H | 100 | نوع کاوشگر | 0.01 – 500 |
| تا 200 هرتز | 200 | نوع کاوشگر | 0.1 – 1000 |
| 200 خیابان | 200 | نوع کاوشگر | 0.1 – 1000 |
| UP400St | 400 | نوع کاوشگر | 5.0 – 2000 |
| کاپ هورن | 200 | CupHorn، سونوراکتر | 10 – 200 |
| GDmini2 | 200 | سلول جریانی بدون آلاینده |
تماس با ما!? از ما بپرسید!
سوالات متداول در مورد ژنومیک و فراصوت
در اینجا یافتن پاسخ به سوال اغلب پرسیده می شود که آن را به سونوگرافی و تحقیقات ژنومی می آید.
فراصوت به DNA چیست؟
فراصوت با استفاده از امواج صوتی با فرکانس بالا که نیروهای مکانیکی ایجاد می کند، DNA را به قطعات کوچکتر تقسیم می کند و باعث می شود رشته های DNA در نقاط تصادفی شکسته شوند. تنظیم شدت فراصوت اجازه می دهد تا برای ایجاد قطعات DNA بزرگتر و یا کوچکتر بسته به نیاز برای پردازش و تجزیه و تحلیل بعدی.
پروتکل فراصوت برای تکه تکه شدن DNA چیست؟
یک پروتکل فراصوت معمولی برای تکه تکه شدن DNA شامل استفاده از امواج مافوق صوت به نمونه های DNA در یک راه حل بافر برای یک سری از انفجارهای کوتاه و به دنبال آن فواصل خنک کننده برای جلوگیری از گرم شدن نمونه. پارامترهایی مانند دامنه، مدت زمان و شماره چرخه بر اساس نوع نمونه و اندازه قطعه مورد نظر بهینه می شوند.
فراصوت برای برش DNA چگونه کار می کند؟
فراصوت برای برش DNA شامل اعمال نیروهای مکانیکی کنترل شده به مولکول های DNA با استفاده از امواج اولتراسونیک است. این نیروها پیوندهای هیدروژنی و سایر فعل و انفعالاتی را که رشته های DNA را در کنار هم نگه می دارد مختل می کند و در نتیجه شکستگی های تصادفی و تکه تکه شدن DNA به قطعات کوچکتر ایجاد می شود.
چه مدت باید نمونه های DNA را فراصوت کنید؟
مدت زمان فراصوت برای نمونه های DNA به عواملی مانند حجم نمونه، غلظت و اندازه قطعه مورد نظر بستگی دارد. به طور معمول، فراصوت برای انفجارهای کوتاه اعم از چند ثانیه تا چند دقیقه، با فواصل خنک کننده برای جلوگیری از گرم شدن بیش از حد نمونه انجام می شود.
بهترین فراصوت برای جداسازی DNA چیست؟
انتخاب بهترین فراصوت برای جداسازی DNA به عواملی مانند حجم نمونه، توان عملیاتی و اندازه قطعه مورد نظر بستگی دارد. برخی از گزینه های محبوب عبارتند از Hielscher UIP400MTP صفحه ماسونیکاتور ، VialTweeter ، CupHorn و پروب اولتراسونیک UP100H. این فراصوت ارائه کنترل دقیق بر پارامترهای فراصوت و مناسب برای کاربردهای مختلف جداسازی DNA در آزمایشگاه های تحقیقاتی هستند.
ژنومیک چیست؟
ژنومیک شاخه ای چند رشته ای از زیست شناسی است که به درک ترکیب کامل، عملکردها، تکامل، نقشه برداری و اصلاح ژنوم ها می پردازد. یک ژنوم تمام DNA درون یک موجود زنده را در بر می گیرد که هم ژن های آن و هم سازمان سه بعدی پیچیده آنها را شامل می شود. برخلاف ژنتیک ، که بر ژن های فردی و الگوهای وراثت آنها تمرکز دارد ، هدف ژنومیک توصیف و تعیین کمیت جامع همه ژن های موجود در یک ارگانیسم ، روشن کردن فعل و انفعالات و تأثیر آنها بر ارگانیسم به عنوان یک کل است. ژن ها نقش اساسی در هدایت سنتز پروتئین ها دارند که توسط آنزیم ها و مولکول های پیام رسان تسهیل می شوند. این پروتئین ها به نوبه خود اجزای ساختاری اندام ها و بافت ها را تشکیل می دهند، فرآیندهای بیوشیمیایی را تنظیم می کنند و ارتباط سلول به سلول را تسهیل می کنند. ژنومیک شامل توالی یابی و تجزیه و تحلیل کل ژنوم ها با استفاده از تکنیک های توالی یابی DNA با توان بالا و ابزارهای بیوانفورماتیک برای رمزگشایی ساختار و عملکرد ژنوم ها به طور کامل است.
ژنومیک مطالعه کل مواد ژنتیکی یک ارگانیسم، از جمله توالی DNA، سازماندهی، عملکرد و تنوع آن است. این شامل تجزیه و تحلیل ژن ها ، فعل و انفعالات آنها و تأثیر آنها بر صفات و رفتارها است. تحقیقات ژنومی شامل تکنیک ها و رویکردهای مختلفی برای درک ساختار و عملکرد ژنوم ها و همچنین نقش آنها در سلامت، بیماری، تکامل و سایر فرآیندهای بیولوژیکی است.
تحقیقات ژنومی با هدف موارد زیر انجام می شود:
- ژنوم های توالی: این شامل تعیین ترتیب نوکلئوتیدها (A، T، C و G) در DNA یک موجود زنده است. این می تواند کل ژنوم یا مناطق خاص مورد علاقه باشد.
- تجزیه و تحلیل تنوع ژنتیکی: تحقیقات ژنومی تغییرات در توالی DNA را در بین افراد یا جمعیت ها بررسی می کند که می تواند بینش هایی در مورد اساس ژنتیکی بیماری ها، صفات و فرآیندهای تکاملی ارائه دهد.
- ژنومیک عملکردی: این زمینه به بررسی نحوه عملکرد و تعامل ژن ها با یکدیگر و محیط می پردازد. این شامل رونویسی (مطالعه بیان ژن) ، پروتئومیکس (مطالعه پروتئین ها) و متابولومیک (مطالعه متابولیت ها) است.
- ژنومیک مقایسه ای: با مقایسه ژنوم ها در گونه های مختلف، محققان می توانند روابط تکاملی را کشف کنند، مناطق حفاظت شده را شناسایی کنند و اساس ژنتیکی تنوع بیولوژیکی را درک کنند.
- ژنومیک پزشکی: تحقیقات ژنومی در پزشکی بر درک مبنای ژنتیکی بیماری ها، پیش بینی خطر بیماری و توسعه درمان ها و مداخلات شخصی متمرکز است.
تحقیقات ژنومی منجر به پیشرفت های قابل توجهی در زمینه هایی مانند پزشکی، کشاورزی، زیست شناسی تکاملی و بیوتکنولوژی شده است که به درک ما از زندگی در سطح مولکولی و بهبود سلامت و رفاه انسان کمک می کند.
ادبیات? منابع
- 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 مافوق صوت تولید کننده هموژنایزرهای مافوق صوت با کارایی بالا از ازمایشگاه ها تا اندازه صنعتی.