La recherche génomique facilitée par la sonication
La recherche génomique a révolutionné notre compréhension des systèmes biologiques, permettant l'élucidation de mécanismes génétiques complexes sous-jacents à diverses maladies et caractéristiques. La sonication, une technique développée à l'origine pour perturber les membranes cellulaires, a trouvé une utilité considérable dans la recherche génomique. Cet article donne un aperçu de l'application de la sonication dans les études génomiques, y compris l'isolement et la fragmentation de l'ADN, l'immunoprécipitation de la chromatine (ChIP) et la préparation des bibliothèques de séquençage de la prochaine génération. Cet article donne un aperçu des principes, des méthodologies et des applications de la sonication dans la recherche génomique et vous présente les sonicateurs les mieux adaptés à la recherche génomique.
Les sonicateurs dans la recherche en génomique
La recherche génomique a connu des avancées remarquables au cours des dernières décennies, grâce au développement de technologies de séquençage à haut débit et de méthodologies expérimentales innovantes. Ces progrès ont facilité l'analyse complète des génomes, des épigénomes et des transcriptomes, ce qui permet de mieux comprendre la base génétique des maladies, l'évolution et les variations phénotypiques.
La sonication, un processus mécanique impliquant l'application des forces physiques des ultrasons pour perturber les structures moléculaires, est devenue un outil polyvalent dans la recherche génomique. La sonication est une technique bien établie utilisée pour la fragmentation de l'ADN, le cisaillement de la chromatine et la préparation de bibliothèques NGS.
Applications de la sonication dans la recherche génomique
La sonication est appliquée aux échantillons biologiques pour la préparation des échantillons avant les essais, les analyses ou la préparation des processus en aval. Les applications les plus courantes de préparation d'échantillons utilisant la sonication sont les suivantes :
La sonication est utilisée pour la fragmentation précise de l'ADN génomique, ce qui permet de générer des fragments d'ADN de la taille souhaitée pour diverses applications en aval, notamment la PCR, le clonage et le transfert de Southern. La sonication présente des avantages par rapport aux méthodes enzymatiques, car elle permet un contrôle souple de la taille et de la distribution des fragments. La préparation d'échantillons à haut débit avec le sonicateur de plaques UIP400MTP permet de rationaliser le traitement d'un grand nombre d'échantillons.
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Sonicateur VialTweeter pour la préparation simultanée d'échantillons dans plusieurs flacons
Comment choisir le meilleur sonicateur pour mes recherches sur l'ADN ?
Le terme “Sonication” est utilisé pour différents modes d'application des ultrasons. Les méthodes les plus courantes sont le bain ultrasonique et le sonicateur à sonde. Vous découvrirez ci-dessous pourquoi le choix d'un sonicateur approprié améliorera la qualité et la validité de vos résultats de recherche.
Découvrez les différences entre les divers modèles d'ultrasons, leurs avantages et leurs limites. Nous allons ici nous pencher sur les modèles de sonicateurs les plus couramment utilisés pour la recherche génomique.
Sonication du bain : Pourquoi les sonicateurs de type bain donnent-ils des résultats peu fiables et non reproductibles ? Les échantillons génomiques sont placés dans un bain d'eau équipé de plusieurs transducteurs ultrasoniques fixés au fond de la cuve. Les points de cavitation acoustique sont très inégaux dans la cuve et ne fournissent pas une puissance ultrasonore constante. Cette méthode traite les échantillons avec une intensité variable et ne permet pas d'obtenir des résultats reproductibles dans la préparation d'échantillons tels que la fragmentation de l'ADN. En conséquence de ce traitement inégal, le contrôle de la taille des fragments d'ADN n'est pas assuré. Avec un bain ultrasonique ordinaire, il est impossible de mener des recherches fiables et reproductibles.
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Contrairement à un bain ultrasonique, les Hielscher sont des sonicateurs contrôlables avec précision qui délivrent des ultrasons puissants. L'intensité de la sonication peut être réglée exactement en fonction de l'application afin d'éviter toute dégradation indésirable des échantillons biologiques. Cela garantit une préservation optimale des acides nucléiques et d'autres biomolécules pendant le traitement des échantillons. Ceci est particulièrement avantageux pour la recherche génomique, où l'intégrité de l'échantillon est essentielle pour l'analyse en aval. Des fonctions intelligentes telles que le réglage programmable, la commande à distance par navigateur et l'enregistrement automatique des données facilitent le travail de recherche dans les laboratoires.
Modèles Hielscher Sonicator pour la recherche génomique
- Sonication de type sonde : Une sonde de sonication est directement insérée dans le tube d'échantillon, ce qui permet une sonication localisée et un contrôle précis des paramètres de fragmentation. Cette méthode est préférable pour les petits nombres d'échantillons tels que les flacons ou les béchers.
Trouvez ici tous les sonicateurs de type sonde pour la fragmentation de l'ADN et la préparation d'échantillons ! - CupHorn et UIP400MTP : Les modèles de sonificateurs Hielscher Ultrasonic Cuphorn et UIP400MTP Plate Sonicator diffèrent considérablement d'un bain ultrasonique commun ou d'une cuve de nettoyage. Bien qu'à première vue, le principe de la transmission indirecte d'ondes ultrasonores à travers un bain d'eau semble similaire, il n'en est pas de même pour le sonificateur à plaques. – La différence entre le cuphorn ou le sonicateur à plaques Hielscher et un bain ultrasonique ordinaire ne pourrait être plus grande ! Dans les systèmes Hielscher, tout le fond du cuphorn et du sonicateur à plaques est agité uniformément par des ultrasons puissants. Cela signifie que toute la surface vibre exactement à la même amplitude et à la même fréquence. Aucun point mort ou non sonifié n'est découvert, tous les échantillons sont sonifiés à la même intensité ! Cela garantit des résultats uniformes et reproductibles lors de la préparation d'échantillons par ultrasons.
Vous trouverez plus d'informations sur le cornet à piston ultrasonique ici !
Vous pouvez trouver plus d'informations sur le sonificateur de plaques UIP400MTP ici ! - VialTweeter : Le VialTweeter utilise une conception unique d'un bloc sonotrode vibrant de maintien des flacons pour transmettre l'énergie ultrasonique directement dans les flacons d'échantillons sans qu'il soit nécessaire de les immerger dans un bain d'eau ou dans un autre milieu. Cette méthode de sonication indirecte mais très efficace est idéale pour le traitement d'un maximum de 10 flacons fermés et évite la contamination croisée.
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Cornet à ultrasons pour la sonication intense de tubes et de flacons fermés en vue de la fragmentation stérile de l'ADN.
Sonicateurs dans les systèmes automatisés – Intégration simple
Les sonicateurs Hielscher peuvent être intégrés dans des systèmes automatisés. Grâce à une interface réseau ouverte et à des fonctions de programmation, les sonicateurs Hielscher sont adaptés à l'automatisation. L'intégration avec l'automatisation et la robotique permet un traitement à haut débit des échantillons génomiques, ce qui facilite les études à grande échelle et les initiatives de médecine personnalisée. La possibilité d'intégrer votre sonicateur dans un système automatisé de préparation d'échantillons optimise la manipulation des échantillons et garantit un traitement efficace, reproductible et sûr des échantillons dans toute une série d'applications et de types d'échantillons.
- haute efficacité
- une technologie de pointe
- fiabilité & robustesse
- contrôle du processus réglable et précis
- lot & en ligne
- pour tout volume
- logiciel intelligent
- fonctions intelligentes (par exemple, programmable, protocole de données, contrôle à distance)
- facile et sûr à utiliser
- peu d'entretien
- CIP (clean-in-place)
Conception, fabrication et conseil – Qualité Made in Germany
Les ultrasons Hielscher sont réputés pour leur qualité et leurs normes de conception les plus élevées. La robustesse et la facilité d'utilisation permettent une intégration aisée de nos ultrasons dans les installations industrielles. Les conditions difficiles et les environnements exigeants sont facilement gérés par les ultrasons Hielscher.
Hielscher Ultrasonics est une entreprise certifiée ISO et met l'accent sur les ultrasons de haute performance, dotés d'une technologie de pointe et d'une grande facilité d'utilisation. Bien entendu, les ultrasons Hielscher sont conformes à la norme CE et répondent aux exigences des normes UL, CSA et RoHs.
Le tableau ci-dessous vous donne une indication de la capacité de traitement approximative de nos ultrasons de laboratoire, qui sont idéaux pour les tâches de préparation d'échantillons telles que la fragmentation de l'ADN et de l'ARN, la lyse cellulaire ainsi que l'isolement de l'ADN et des protéines :
| Dispositif | Puissance [W] | Type | Volume [mL] |
|---|---|---|---|
| UIP400MTP | 400 | pour microplaques | 6 – 3456 puits | VialTweeter | 200 | pour jusqu'à 10 flacons et possibilité de serrage | 0.5 – 1.5 |
| UP50H | 50 | type de sonde | 0.01 – 250 |
| UP100H | 100 | type de sonde | 0.01 – 500 |
| UP200Ht | 200 | type de sonde | 0.1 – 1000 |
| UP200St | 200 | type de sonde | 0.1 – 1000 |
| UP400St | 400 | type de sonde | 5.0 – 2000 |
| CupHorn | 200 | CupHorn, réacteur sonore | 10 – 200 |
| GDmini2 | 200 | cellule d'écoulement sans contamination |
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Questions fréquemment posées sur la génomique et la sonication
Vous trouverez ici les réponses aux questions les plus fréquentes concernant l'ultrasonication et la recherche génomique.
Quel est l'effet de la sonication sur l'ADN ?
La sonication divise l'ADN en fragments plus petits en appliquant des ondes sonores à haute fréquence qui créent des forces mécaniques, provoquant la rupture des brins d'ADN en des points aléatoires. Le réglage de l'intensité de la sonication permet de créer des fragments d'ADN plus ou moins grands en fonction des exigences du traitement et de l'analyse ultérieurs.
Quel est le protocole de sonication pour la fragmentation de l'ADN ?
Un protocole de sonication typique pour la fragmentation de l'ADN consiste à appliquer des ondes ultrasoniques à des échantillons d'ADN dans une solution tampon pendant une série de courtes rafales, suivies d'intervalles de refroidissement pour éviter le réchauffement de l'échantillon. Les paramètres tels que l'amplitude, la durée et le nombre de cycles sont optimisés en fonction du type d'échantillon et de la taille de fragment souhaitée.
Comment la sonication fonctionne-t-elle pour le cisaillement de l'ADN ?
La sonication pour le cisaillement de l'ADN consiste à appliquer des forces mécaniques contrôlées aux molécules d'ADN à l'aide d'ondes ultrasoniques. Ces forces perturbent les liaisons hydrogène et les autres interactions qui maintiennent les brins d'ADN ensemble, ce qui entraîne des ruptures aléatoires et la fragmentation de l'ADN en petits morceaux.
Pendant combien de temps faut-il soniquer les échantillons d'ADN ?
La durée de la sonication des échantillons d'ADN dépend de facteurs tels que le volume de l'échantillon, la concentration et la taille des fragments souhaités. En règle générale, la sonication est effectuée pendant de courtes périodes allant de quelques secondes à plusieurs minutes, avec des intervalles de refroidissement pour éviter la surchauffe de l'échantillon.
Quel est le meilleur sonicateur pour l'isolement de l'ADN ?
Le choix du meilleur sonicateur pour l'isolement de l'ADN dépend de facteurs tels que le volume de l'échantillon, le débit et la taille du fragment souhaité. Parmi les options les plus courantes, citons le sonicateur à plaques Hielscher UIP400MTP, le VialTweeter, le CupHorn et la sonde ultrasonique UP100H. Ces sonicateurs offrent un contrôle précis des paramètres de sonication et conviennent à diverses applications d'isolement de l'ADN dans les laboratoires de recherche.
Qu'est-ce que la génomique ?
La génomique est une branche pluridisciplinaire de la biologie qui vise à comprendre la composition complète, les fonctions, l'évolution, la cartographie et la modification des génomes. Un génome englobe tout l'ADN d'un organisme, y compris ses gènes et leur organisation tridimensionnelle complexe. Contrairement à la génétique, qui se concentre sur les gènes individuels et leurs modèles de transmission, la génomique vise à caractériser et à quantifier de manière exhaustive tous les gènes d'un organisme, en élucidant leurs interactions et leur impact sur l'organisme dans son ensemble. Les gènes jouent un rôle essentiel en dirigeant la synthèse des protéines, facilitée par des enzymes et des molécules messagères. Ces protéines, à leur tour, constituent les composants structurels des organes et des tissus, régulent les processus biochimiques et facilitent la communication intercellulaire. La génomique englobe le séquençage et l'analyse de génomes entiers, en utilisant des techniques de séquençage de l'ADN à haut débit et des outils bioinformatiques pour déchiffrer la structure et les fonctions des génomes dans leur intégralité.
La génomique est l'étude de l'ensemble du matériel génétique d'un organisme, y compris la séquence, l'organisation, la fonction et la variation de l'ADN. Elle englobe l'analyse des gènes, de leurs interactions et de leur influence sur les traits et les comportements. La recherche génomique fait appel à diverses techniques et approches pour comprendre la structure et la fonction des génomes, ainsi que leur rôle dans la santé, la maladie, l'évolution et d'autres processus biologiques.
La recherche génomique vise à :
- Séquence des génomes : Il s'agit de déterminer l'ordre des nucléotides (A, T, C et G) dans l'ADN d'un organisme. Il peut s'agir du génome entier ou de régions spécifiques d'intérêt.
- Analyser la variation génétique : La recherche génomique explore les variations des séquences d'ADN entre les individus ou les populations, ce qui peut permettre de mieux comprendre les fondements génétiques des maladies, des caractéristiques et des processus évolutifs.
- Génomique fonctionnelle : Ce domaine étudie la façon dont les gènes fonctionnent et interagissent entre eux et avec l'environnement. Il comprend la transcriptomique (étude de l'expression des gènes), la protéomique (étude des protéines) et la métabolomique (étude des métabolites).
- Génomique comparative : En comparant les génomes de différentes espèces, les chercheurs peuvent découvrir des relations évolutives, identifier des régions conservées et comprendre la base génétique de la diversité biologique.
- Génomique médicale : La recherche génomique en médecine se concentre sur la compréhension de la base génétique des maladies, la prédiction du risque de maladie et le développement de traitements et d'interventions personnalisés.
La recherche génomique a permis des avancées significatives dans des domaines tels que la médecine, l'agriculture, la biologie évolutive et la biotechnologie, contribuant ainsi à notre compréhension de la vie au niveau moléculaire et à l'amélioration de la santé et du bien-être de l'homme.
Littérature / Références
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Hielscher Ultrasonics fabrique des homogénéisateurs à ultrasons très performants à partir de laboratoires à taille industrielle.