מחקר גנומי בהנחיית סוניקציה
המחקר הגנומי חולל מהפכה בהבנת מערכות ביולוגיות, ואפשר בירור של מנגנונים גנטיים מורכבים העומדים בבסיס מחלות ותכונות שונות. סוניקציה, טכניקה שפותחה במקור לשיבוש קרומי התא, מצאה תועלת רבה במחקר גנומי. מאמר זה מספק סקירה כללית של יישום סוניקציה במחקרים גנומיים, כולל בידוד ופיצול DNA, משקעים חיסוניים של כרומטין (ChIP) והכנת ספריות ריצוף מהדור הבא. מאמר זה מספק סקירה כללית של העקרונות, המתודולוגיות והיישומים של סוניקציה במחקר גנומי ומציג בפניכם את הסוניקטורים המתאימים ביותר למחקר גנומי.
סוניקטורים במחקר גנומי
המחקר הגנומי עבר התקדמות יוצאת דופן בעשורים האחרונים, המונעת על ידי פיתוח טכנולוגיות ריצוף בתפוקה גבוהה ומתודולוגיות ניסוי חדשניות. התקדמות זו הקלה על ניתוח מקיף של גנומים, אפיגנומים ותעתיקים, ומציעה תובנות לגבי הבסיס הגנטי של מחלות, אבולוציה ושונות פנוטיפית.
סוניקציה, תהליך מכני הכרוך ביישום הכוחות הפיזיקליים של אולטרסאונד כדי לשבש מבנים מולקולריים, התגלה ככלי רב-תכליתי במחקר גנומי. סוניקציה היא טכניקה מבוססת היטב המשמשת לפיצול DNA, גזירת כרומטין והכנת ספריית NGS.
יישומים של סוניקציה במחקר גנומי
סוניקציה מיושמת על דגימות ביולוגיות להכנת דגימות לפני בדיקות, ניתוח או כהכנה לתהליכים נוספים במורד הזרם. יישומי הכנת הדגימות הנפוצים ביותר המשתמשים בסוניקציה כוללים:
סוניקציה משמשת לפיצול מדויק של DNA גנומי, ומאפשרת יצירת מקטעי DNA בגדלים הרצויים עבור יישומים שונים במורד הזרם, כולל PCR, שיבוט וכתמים דרומיים. סוניקציה מציעה יתרונות על פני שיטות אנזימטיות, מכיוון שהיא מאפשרת שליטה גמישה בגודל המקטע ובפיזורו. הכנת דגימות בתפוקה גבוהה עם הסוניקטור של צלחת UIP400MTP מייעלת את העיבוד של מספרי דגימה גדולים.
קרא עוד על קולי פיצול DNA ו פיצול פלסמיד!
קרא עוד על השימוש בסוניקציה עבור Next Gen Sequencing!
VialTweeter sonicator להכנת מדגם בו זמנית של בקבוקונים מרובים
כיצד אוכל לבחור את הסוניקטור הטוב ביותר עבור המחקר הקשור לדנ"א שלי?
המונח “סוניקציה” משמש עבור מודי שונים של יישום אולטרסאונד. השיטות הנפוצות ביותר הן האמבטיה העל-קולית והסוניקטור מסוג בדיקה. להלן, תגלה מדוע הבחירה הנכונה של sonicator ישפר את האיכות ואת התוקף של המחקר שלך מגיע.
למד על ההבדלים בין מודלים שונים ultrasonicator, היתרונות שלהם ואת המגבלות. כאן נצלול לתוך המודלים הסוניקטורים הנפוצים ביותר למחקר גנומי.
סוניקציה לאמבטיה: מדוע סוניקטורים מסוג אמבטיה נותנים לך תוצאות לא אמינות ולא ניתנות לשחזור? דגימות גנומיות ממוקמות באמבט מים המצויד במספר מתמרים קוליים המחוברים לתחתית מיכל המים. כתמים של cavitation אקוסטי להתרחש מאוד אחיד דרך הטנק ואינם מספקים כוח אולטרסאונד עקבי. שיטה זו מטפלת בדגימות בעוצמות משתנות ואינה מספקת תוצאות הניתנות לשחזור בהכנת הדגימה כגון פיצול DNA. כתוצאה מטיפול לא אחיד זה, השליטה על גודל מקטע ה- DNA אינה ניתנת. עם אמבטיה קולית משותפת, מחקר אמין וחוזר אינו אפשרי.
האם אתה רוצה ללמוד עוד על סוניקטור מסוג בדיקה לעומת אמבטיה קולית? לחצו כאן!
בניגוד לאמבטיה קולית, Hielscher הם קוליקטורים לשליטה מדויקת המספקים אולטרסאונד רב עוצמה. ניתן לכוונן את עוצמת הסוניקציה בדיוק ליישום, כך שתימנע השפלה בלתי רצויה של דגימות ביולוגיות. מבטיח שימור אופטימלי של חומצות גרעין וביומולקולות אחרות במהלך עיבוד הדגימה. זה יתרון במיוחד עבור מחקר גנומי, שבו שלמות הדגימה היא קריטית לניתוח במורד הזרם. תכונות חכמות כגון הגדרה ניתנת לתכנות, שלט רחוק של הדפדפן והקלטת נתונים אוטומטית מקלות על עבודת המחקר במעבדות.
מודלים של Hielscher Sonicator למחקר גנומי
- סוניקציה מסוג בדיקה: גשושית סוניקציה מוחדרת ישירות לשפופרת הדגימה, ומאפשרת סוניקציה מקומית ובקרה מדויקת על פרמטרי הפיצול. שיטה זו מועדפת עבור מספרי מדגם קטנים כגון בקבוקונים בודדים או כוסיות.
מצא את כל הסוניקטור מסוג בדיקה לפיצול DNA והכנת דגימות כאן! - קאפהורן ו-UIP400MTP: דגמי הסוניקטור של Hielscher Ultrasonic Cuphorn ו- UIP400MTP Plate Sonicator שונים באופן משמעותי מאמבטיה קולית משותפת או מיכל ניקוי. בעוד שבמבט ראשון, העיקרון של העברה עקיפה של גלי אולטרסאונד דרך אמבט מים נראה דומה – ההבדל בין Hielscher קולי cuphorn או צלחת sonicator ואמבטיה קולית משותפת לא יכול להיות גדול יותר! במערכות Hielscher, החלק התחתון המלא של הסוניקטור cuphorn וצלחת נסער באופן אחיד על ידי אולטרסאונד חזק. משמעות הדבר היא שהמשטח המלא רוטט באותה משרעת ותדירות בדיוק. לא נמצאו כתם מת, לא סוני, כל הדגימות הן sonicated באותה עוצמה! זה מבטיח תוצאות אחידות וניתנות לשחזור בהכנת הדגימה העל-קולית שלך.
אתה יכול למצוא מידע נוסף על cuphorn קולי כאן!
תוכל למצוא מידע נוסף על UIP400MTP הסוניקטור של הצלחת כאן! - VialTweeter: ה- VialTweeter משתמש בעיצוב ייחודי של סונוטרודת בלוק רוטטת המחזיקה בקבוקונים כדי להעביר אנרגיה קולית ישירות לבקבוקוני דגימה ללא צורך בטבילה באמבט מים או בתווך אחר. שיטת סוניקציה עקיפה אך יעילה במיוחד זו אידיאלית לטיפול בעד 10 בקבוקונים סגורים ומונעת זיהום צולב.
קרא עוד על סוניקציה ללא זיהום של עד 10 בקבוקונים סגורים עם theVialTweeter!
כוסית אולטראסונית לסוניק אינטנסיבי של צינורות סגורים ובקבוקונים לפיצול DNA סטרילי.
סוניקטורים במערכות אוטומטיות – אינטגרציה פשוטה
ניתן לשלב סוניקטורים Hielscher במערכות אוטומטיות. עם ממשק רשת פתוח ותכונות תכנות, Hielscher sonicators מתאימים אוטומציה. השילוב עם אוטומציה ורובוטיקה מאפשר עיבוד בתפוקה גבוהה של דגימות גנומיות, ומאפשר מחקרים בקנה מידה גדול ויוזמות של רפואה מותאמת אישית. האפשרות לשלב את הסוניקטור שלך במערכת אוטומטית להכנת דגימות מייעלת את הטיפול בדגימות ותבטיח עיבוד דגימות יעיל, ניתן לשחזור ובטוח במגוון יישומים וסוגי דגימות.
- יעילות גבוהה
- טכנולוגיה חדישה
- מהימנות & חוסן
- בקרת תהליך מתכווננת ומדויקת
- אצווה & מוטבעים
- עבור כל אמצעי אחסון
- תוכנה חכמה
- תכונות חכמות (למשל, ניתנות לתכנות, פרוטוקול נתונים, שלט רחוק)
- קל ובטוח לתפעול
- תחזוקה נמוכה
- CIP (נקי במקום)
תכנון, ייצור וייעוץ – איכות תוצרת גרמניה
Hielscher ultrasonicators ידועים באיכות הגבוהה ביותר שלהם סטנדרטים עיצוב. חוסן ותפעול קל מאפשרים שילוב חלק של האולטרסאונד שלנו במתקנים תעשייתיים. תנאים קשים וסביבות תובעניות מטופלים בקלות על ידי אולטרסוניקטורים Hielscher.
Hielscher Ultrasonics היא חברה מוסמכת ISO לשים דגש מיוחד על ultrasonicators ביצועים גבוהים שמציעות טכנולוגיה חדישה וידידותיות למשתמש. כמובן, Hielscher ultrasonicators הם תואמי CE ולעמוד בדרישות של UL, CSA ו RoHs.
הטבלה הבאה נותנת לך אינדיקציה ליכולת העיבוד המשוערת של האולטרסאונד במעבדה שלנו, שהם אידיאליים למשימות הכנת דגימות כגון פיצול DNA ו- RNA, ליזה של תאים וכן בידוד DNA וחלבונים:
| מכשיר | מתח [W] | סוג | עוצמת קול [מ"ל] |
|---|---|---|---|
| UIP400MTP | 400 | עבור צלחות מיקרו | 6 – 3456 וולות | VialTweeter | 200 | עד 10 בקבוקונים בתוספת אפשרות הידוק | 0.5 – 1.5 |
| UP50H | 50 | סוג בדיקה | 0.01 – 250 |
| UP100H | 100 | סוג בדיקה | 0.01 – 500 |
| UP200Ht | 200 | סוג בדיקה | 0.1 – 1000 |
| UP200ST | 200 | סוג בדיקה | 0.1 – 1000 |
| UP400ST | 400 | סוג בדיקה | 5.0 – 2000 |
| קופהורן | 200 | קאפהורן, סונורקטור | 10 – 200 |
| GDmini2 | 200 | תא זרימה ללא זיהום |
צרו קשר! / שאל אותנו!
שאלות נפוצות לגבי Genomics and Sonication
מצא כאן את התשובות לשאלה הנפוצה ביותר כשמדובר ultrasonication ומחקר גנומי.
מה עושה סוניקציה לדנ"א?
סוניקציה שוברת את הדנ"א למקטעים קטנים יותר על ידי הפעלת גלי קול בתדר גבוה שיוצרים כוחות מכניים, וגורמים לגדילים של דנ"א להישבר בנקודות אקראיות. התאמת עוצמת הסוניק מאפשרת ליצור קטעי DNA גדולים או קטנים יותר בהתאם לדרישות לעיבוד וניתוח הבאים.
מהו פרוטוקול הסוניקציה לפיצול DNA?
פרוטוקול סוניקציה טיפוסי לפיצול DNA כולל הפעלת גלים על-קוליים על דגימות DNA בתמיסת חיץ עבור סדרה של התפרצויות קצרות, ולאחר מכן מרווחי קירור כדי למנוע חימום דגימה. פרמטרים כמו משרעת, משך ומספר מחזור ממוטבים בהתבסס על סוג המדגם וגודל המקטע הרצוי.
כיצד פועלת סוניקציה עבור גזירת DNA?
סוניקציה לגזירת דנ"א כרוכה בהפעלת כוחות מכניים מבוקרים על מולקולות דנ"א באמצעות גלים על-קוליים. כוחות אלה משבשים את קשרי המימן ואינטראקציות אחרות המחזיקות את גדילי הדנ"א יחד, וכתוצאה מכך נשברים אקראיים ופיצול הדנ"א לחתיכות קטנות יותר.
כמה זמן צריך לבצע דגימות DNA?
משך הסוניקציה של דגימות DNA תלוי בגורמים כגון נפח הדגימה, ריכוזה וגודל המקטע הרצוי. בדרך כלל, סוניקציה מבוצעת עבור התפרצויות קצרות הנעות בין מספר שניות למספר דקות, עם מרווחי קירור למניעת התחממות יתר של הדגימה.
מהו הסוניקטור הטוב ביותר לבידוד DNA?
בחירת הסוניקטור הטוב ביותר לבידוד DNA תלויה בגורמים כגון נפח הדגימה, התפוקה וגודל המקטע הרצוי. כמה אפשרויות פופולריות כוללות את Hielscher UIP400MTP צלחת sonicator, VialTweeter, CupHorn, ואת הבדיקה קולי UP100H. סוניקטורים אלה מציעים שליטה מדויקת על פרמטרים של סוניקציה ומתאימים ליישומי בידוד DNA שונים במעבדות מחקר.
מהי גנומיקה?
גנומיקה היא ענף רב-תחומי בביולוגיה המתעמק בהבנת המבנה המלא, הפונקציות, האבולוציה, המיפוי והשינוי של הגנומים. גנום מקיף את כל הדנ"א בתוך אורגניזם, הכולל הן את הגנים שלו והן את הארגון התלת-ממדי המורכב שלהם. בניגוד לגנטיקה, המתמקדת בגנים בודדים ובדפוסי התורשה שלהם, הגנומיקה שואפת לאפיין ולכמת באופן מקיף את כל הגנים בתוך אורגניזם, להבהיר את יחסי הגומלין ביניהם ואת השפעתם על האורגניזם בכללותו. גנים ממלאים תפקיד מרכזי בהכוונת הסינתזה של חלבונים, המתאפשרת על ידי אנזימים ומולקולות שליח. חלבונים אלה, בתורם, מהווים את המרכיבים המבניים של איברים ורקמות, מווסתים תהליכים ביוכימיים ומקלים על תקשורת בין תאים. גנומיקה כוללת ריצוף וניתוח של גנומים שלמים, תוך שימוש בטכניקות ריצוף DNA בתפוקה גבוהה וכלי ביואינפורמטיקה כדי לפענח את המבנה והפונקציות של גנומים בשלמותם.
גנומיקה היא חקר כל החומר הגנטי של אורגניזם, כולל רצף הדנ"א שלו, ארגון, תפקוד ושונות. הוא כולל ניתוח גנים, יחסי הגומלין ביניהם והשפעתם על תכונות והתנהגויות. המחקר הגנומי כולל טכניקות וגישות שונות להבנת המבנה והתפקוד של גנומים, כמו גם תפקידם בבריאות, מחלות, אבולוציה ותהליכים ביולוגיים אחרים.
מטרת המחקר הגנומי היא:
- גנום רצף: זה כרוך בקביעת סדר הנוקלאוטידים (A, T, C ו- G) בתוך הדנ"א של אורגניזם. זה יכול להיות כל הגנום או אזורים ספציפיים של עניין.
- ניתוח שונות גנטית: המחקר הגנומי בוחן שינויים ברצפי דנ"א בקרב פרטים או אוכלוסיות, מה שיכול לספק תובנות לגבי הבסיס הגנטי של מחלות, תכונות ותהליכים אבולוציוניים.
- גנומיקה פונקציונלית: שדה זה חוקר כיצד גנים מתפקדים ומתקשרים זה עם זה ועם הסביבה. הוא כולל שעתוק (חקר ביטוי גנים), פרוטאומיקה (חקר חלבונים) ומטבולומיקה (חקר מטבוליטים).
- גנומיקה השוואתית: על ידי השוואת גנומים בין מינים שונים, חוקרים יכולים לחשוף קשרים אבולוציוניים, לזהות אזורים שמורים ולהבין את הבסיס הגנטי של מגוון ביולוגי.
- גנומיקה רפואית: המחקר הגנומי ברפואה מתמקד בהבנת הבסיס הגנטי של מחלות, ניבוי הסיכון למחלות ופיתוח טיפולים והתערבויות מותאמים אישית.
המחקר הגנומי הוביל להתקדמות משמעותית בתחומים כגון רפואה, חקלאות, ביולוגיה אבולוציונית וביוטכנולוגיה, תורם להבנתנו את החיים ברמה המולקולרית ומשפר את בריאות האדם ורווחתו.
ספרות / מקורות
- 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 מייצרת הומוגנייזרים קוליים בעלי ביצועים גבוהים מ המעבדה ל גודל תעשייתי.