Cercetare genomică facilitată de sonicare
Cercetarea genomică a revoluționat înțelegerea sistemelor biologice, permițând elucidarea mecanismelor genetice complexe care stau la baza diferitelor boli și trăsături. Sonicare, o tehnică dezvoltată inițial pentru întreruperea membranelor celulare, a găsit o utilitate extinsă în cercetarea genomică. Acest articol oferă o imagine de ansamblu asupra aplicării sonicare în studiile genomice, inclusiv izolarea și fragmentarea ADN-ului, imunoprecipitarea cromatinei (ChIP), și pregătirea bibliotecilor de secvențiere de generație următoare. Acest articol oferă o prezentare generală a principiilor, metodologiilor, și aplicațiile sonicare în cercetarea genomică și vă prezintă cele mai potrivite sonicatori pentru cercetarea genomică.
Sonicatori în cercetarea genomică
Cercetarea genomică a cunoscut progrese remarcabile în ultimele decenii, alimentate de dezvoltarea tehnologiilor de secvențiere cu randament ridicat și a metodologiilor experimentale inovatoare. Aceste progrese au facilitat analiza cuprinzătoare a genomilor, epigenomilor și transcriptomilor, oferind perspective asupra bazei genetice a bolilor, evoluției și variației fenotipice.
Sonicare, un proces mecanic care implică aplicarea forțelor fizice ale ultrasunetelor pentru a perturba structurile moleculare, a apărut ca un instrument versatil în cercetarea genomică. Sonicare este o tehnică bine stabilită utilizată pentru fragmentarea ADN-ului, forfecarea cromatinei și pregătirea bibliotecii NGS.
Aplicații ale sonicare în cercetarea genomică
Sonicare se aplică probelor biologice pentru pregătirea probei înainte de teste, analiză sau în pregătirea pentru alte procese în aval. Cele mai frecvente aplicații de pregătire a probelor folosind sonicare includ:
Sonicare este utilizat pentru fragmentarea precisă a ADN-ului genomic, permițând generarea de fragmente de ADN de dimensiunile dorite pentru diverse aplicații din aval, inclusiv PCR, clonare, și blotting sudic. Sonicare oferă avantaje față de metodele enzimatice, deoarece permite un control flexibil asupra dimensiunii și distribuției fragmentelor. Pregătirea probei cu randament ridicat cu sonicatorul plăcii UIP400MTP eficientizează procesarea unui număr mare de probe.
Citiți mai multe despre ultrasunete Fragmentarea ADN-ului și Fragmentarea plasmidelor!
Citiți mai multe despre utilizarea sonicare pentru Next Gen Sequencing!
Sonicator VialTweeter pentru prepararea simultană a probei din mai multe flacoane
Cum selectez cel mai bun sonicator pentru cercetarea mea legată de ADN?
Termenul “Sonicare” este utilizat pentru diferite moduri de aplicare cu ultrasunete. Cele mai răspândite metode sunt baia cu ultrasunete și sonicatorul de tip sondă. Mai jos, veți descoperi de ce alegerea corectă a sonicator va îmbunătăți calitatea și validitatea cercetării vine.
Aflați despre diferențele dintre diferite modele ultrasonicator, avantajele și limitările acestora. Aici ne vom scufunda în cele mai utilizate modele sonicator pentru cercetarea genomică.
Baie Sonicare: De ce sonicatoarele de tip baie vă oferă rezultate nesigure, nereproductibile? Probele genomice sunt plasate într-o baie de apă echipată cu mai multe traductoare cu ultrasunete atașate la fundul rezervorului de apă. Petele de cavitație acustică apar foarte inegal prin rezervor și nu oferă o putere consistentă cu ultrasunete. Această metodă tratează probele cu intensitate variabilă și nu oferă rezultate reproductibile în pregătirea probelor, cum ar fi fragmentarea ADN-ului. Ca urmare a acestui tratament inegal, controlul asupra dimensiunii fragmentelor de ADN nu este dat. Cu o baie comună cu ultrasunete, cercetarea fiabilă, repetabilă este imposibilă.
Doriți să aflați mai multe despre sonicator de tip sondă vs baie cu ultrasunete? Click aici!
Spre deosebire de o baie cu ultrasunete, Hielscher sunt sonicatori controlabili cu precizie, care oferă ultrasunete puternice. Intensitatea sonicare poate fi reglat exact la cerere, astfel încât degradarea nedorită a probelor biologice este evitată. Asigură conservarea optimă a acizilor nucleici și a altor biomolecule în timpul procesării probei. Acest lucru este deosebit de avantajos pentru cercetarea genomică, unde integritatea probei este esențială pentru analiza din aval. Funcțiile inteligente, cum ar fi setarea programabilă, telecomanda browserului și înregistrarea automată a datelor, facilitează activitatea de cercetare în laboratoare.
Hielscher Sonicator modele pentru cercetare genomică
- Sondă de tip sonicare: O sondă sonicare este introdusă direct în tubul de probă, permițând sonicare localizată și control precis asupra parametrilor de fragmentare. Această metodă este preferată pentru un număr mic de probe, cum ar fi flacoane sau pahare unice.
Găsiți toate sonicatoarele de tip sondă pentru fragmentarea ADN-ului și pregătirea probei aici! - CupHorn și UIP400MTP: Modelele Hielscher sonicator cu ultrasunete Cuphorn și UIP400MTP Plate Sonicator diferă semnificativ de o baie cu ultrasunete comună sau rezervor de curățare. În timp ce la prima vedere, principiul transmiterii indirecte a undelor cu ultrasunete printr-o baie de apă pare similar – diferența dintre Hielscher cuphorn cu ultrasunete sau placă sonicator și o baie comună cu ultrasunete nu ar putea fi mai mare! La sistemele Hielscher, partea inferioară completă a cuphornului și a plăcii sonicator este agitată uniform de ultrasunete puternice. Aceasta înseamnă că întreaga suprafață vibrează la exact aceeași amplitudine și frecvență. Nu se găsesc locuri moarte, ne-sonicate, toate probele sunt sonicate la aceeași intensitate! Acest lucru asigură rezultate uniforme, reproductibile în pregătirea probei cu ultrasunete.
Puteți găsi mai multe informații despre cuphorn cu ultrasunete aici!
Puteți găsi mai multe informații despre placa sonicator UIP400MTP aici! - VialTweeter: VialTweeter utilizează un design unic al unui bloc vibrator de menținere a flaconului sonotrode pentru a transmite energia cu ultrasunete direct în flacoane de probă, fără a fi nevoie de imersie într-o baie de apă sau alt mediu. Această metodă indirectă, dar extrem de eficientă sonicare este ideală pentru tratamentul a până la 10 flacoane închise și evită contaminarea încrucișată.
Citiți mai multe despre sonicare fără contaminare de până la 10 flacoane închise cu theVialTweeter!
CupHorn cu ultrasunete pentru sonicarea intensă a tuburilor închise și a flacoanelor pentru fragmentarea sterilă a ADN-ului.
Sonicatoare în sisteme automate – Integrare simplă
Hielscher sonicators pot fi integrate în sisteme automate. Cu o interfață de rețea deschisă și caracteristici de programare, Hielscher sonicators sunt potrivite pentru automatizare. Integrarea cu automatizarea și robotica permite procesarea cu randament ridicat a probelor genomice, facilitând studii la scară largă și inițiative de medicină personalizată. Posibilitatea integrării sonicatorului într-un sistem automat de pregătire a probelor optimizează manipularea probelor și va asigura procesarea eficientă, reproductibilă și sigură a probelor într-o varietate de aplicații și tipuri de probe.
- eficiență ridicată
- tehnologie de ultimă generație
- fiabilitate & robustețe
- control reglabil și precis al procesului
- Lot & Inline
- pentru orice volum
- Software inteligent
- funcții inteligente (de exemplu, programabile, protocoale de date, telecomandă)
- ușor și sigur de operat
- întreținere redusă
- CIP (curățare pe loc)
Proiectare, fabricație și consultanță – Calitate Made in Germany
Hielscher ultrasonicators sunt bine-cunoscute pentru cele mai înalte standarde de calitate și design. Robustețea și funcționarea ușoară permit integrarea fără probleme a ultrasonicators noastre în instalații industriale. Condiții dure și medii solicitante sunt ușor de manipulat de ultrasonicators Hielscher.
Hielscher Ultrasonics este o companie certificată ISO și pune un accent deosebit pe ultrasonicators de înaltă performanță cu tehnologie de ultimă oră și ușurință în utilizare. Desigur, ultrasonicators Hielscher sunt conforme CE și îndeplinesc cerințele UL, CSA și RoHs.
Tabelul de mai jos vă oferă o indicație a capacității aproximative de procesare a ultrasonicators noastre de laborator, care sunt ideale pentru sarcinile de pregătire a probelor, ar fi fragmentarea ADN și ARN, liza celulară, precum și izolarea ADN-ului și a proteinelor:
| Dispozitiv | Putere [W] | Tip | Volum [ml] |
|---|---|---|---|
| UIP400MTP | 400 | pentru microplăci | 6 – 3456 puțuri | VialTweeter | 200 | pentru până la 10 flacoane plus posibilitate de prindere | 0.5 – 1.5 |
| UP50H | 50 | tipul sondei | 0.01 – 250 |
| UP100H | 100 | tipul sondei | 0.01 – 500 |
| UP200Ht | 200 | tipul sondei | 0.1 – 1000 |
| UP200St | 200 | tipul sondei | 0.1 – 1000 |
| UP400St | 400 | tipul sondei | 5.0 – 2000 |
| Cuphorn | 200 | CupHorn, sonoreactor | 10 – 200 |
| GDmini2 | 200 | celulă cu flux fără contaminare |
Contactează-ne! / Întreabă-ne!
Întrebări frecvente despre genomică și sonicare
Găsiți aici răspunsurile la întrebarea cea mai des adresată atunci când vine vorba de ultrasonication și cercetare genomică.
Ce sonicare la ADN-ul?
Sonicare rupe ADN-ul în fragmente mai mici prin aplicarea undelor sonore de înaltă frecvență care creează forțe mecanice, determinând catene ADN să se rupă în puncte aleatorii. Ajustarea intensității sonicare permite crearea de fragmente de ADN mai mari sau mai mici, în funcție de cerințele pentru prelucrarea și analiza ulterioară.
Care este protocolul sonicare pentru fragmentarea ADN-ului?
Un protocol tipic de sonicare pentru fragmentarea ADN-ului implică aplicarea undelor ultrasonice la probele de ADN într-o soluție tampon pentru o serie de explozii scurte, urmate de intervale de răcire pentru a preveni încălzirea probei. Parametri precum amplitudinea, durata și numărul ciclului sunt optimizați pe baza tipului de eșantion și a dimensiunii dorite a fragmentului.
Cum funcționează sonicare pentru forfecarea ADN-ului?
Sonicare pentru forfecare ADN implică aplicarea forțelor mecanice controlate moleculelor de ADN folosind unde ultrasonice. Aceste forțe perturbă legăturile de hidrogen și alte interacțiuni care țin catenele ADN împreună, ducând la rupturi aleatorii și fragmentarea ADN-ului în bucăți mai mici.
Cât timp ar trebui să sonicate probe ADN?
Durata sonicare pentru probele ADN depinde de factori cum ar fi volumul probei, concentrația, și dimensiunea fragmentului dorit. De obicei, sonicare se efectuează pentru explozii scurte variind de la câteva secunde la câteva minute, cu intervale de răcire pentru a preveni supraîncălzirea probei.
Care este cel mai bun sonicator pentru izolarea ADN-ului?
Alegerea celui mai bun sonicator pentru izolarea ADN-ului depinde de factori precum volumul probei, debitul și dimensiunea dorită a fragmentului. Unele opțiuni populare includ Hielscher UIP400MTP placă-sonicator, VialTweeter, CupHorn, și sonda cu ultrasunete UP100H. Aceste sonicatoare oferă un control precis asupra parametrilor sonicare și sunt potrivite pentru diverse aplicații de izolare a ADN-ului în laboratoarele de cercetare.
Ce este genomica?
Genomica este o ramură multidisciplinară a biologiei care se ocupă de înțelegerea alcătuirii complete, funcțiilor, evoluției, cartografierii și modificării genomilor. Un genom cuprinde tot ADN-ul dintr-un organism, cuprinzând atât genele sale, cât și organizarea lor tridimensională complicată. Spre deosebire de genetică, care se concentrează pe genele individuale și modelele lor de moștenire, genomica își propune să caracterizeze și să cuantifice în mod cuprinzător toate genele dintr-un organism, elucidând interacțiunile și impactul acestora asupra organismului în ansamblu. Genele joacă un rol esențial în direcționarea sintezei proteinelor, facilitată de enzime și molecule mesager. Aceste proteine, la rândul lor, constituie componentele structurale ale organelor și țesuturilor, reglează procesele biochimice și facilitează comunicarea celulă-celulă. Genomica cuprinde secvențierea și analiza întregului genom, folosind tehnici de secvențiere ADN cu randament ridicat și instrumente bioinformatice pentru a descifra structura și funcțiile genomului în întregime.
Genomica este studiul întregului material genetic al unui organism, inclusiv secvența, organizarea, funcția și variația ADN-ului. Acesta cuprinde analiza genelor, interacțiunile lor și influența lor asupra trăsăturilor și comportamentelor. Cercetarea genomică implică diverse tehnici și abordări pentru înțelegerea structurii și funcției genomilor, precum și a rolurilor lor în sănătate, boală, evoluție și alte procese biologice.
Cercetarea genomică își propune:
- Genomul secvențial: Aceasta implică determinarea ordinii nucleotidelor (A, T, C și G) în ADN-ul unui organism. Acesta poate fi întregul genom sau anumite regiuni de interes.
- Analiza variației genetice: Cercetarea genomică explorează variațiile secvențelor ADN între indivizi sau populații, care pot oferi perspective asupra bazei genetice a bolilor, trăsăturilor și proceselor evolutive.
- Genomică funcțională: Acest câmp investighează modul în care genele funcționează și interacționează între ele și cu mediul. Acesta include transcriptomica (studiul expresiei genelor), proteomica (studiul proteinelor) și metabolomica (studiul metaboliților).
- Genomică comparativă: Prin compararea genomului diferitelor specii, cercetătorii pot descoperi relații evolutive, pot identifica regiunile conservate și pot înțelege baza genetică a diversității biologice.
- Genomică medicală: Cercetarea genomică în medicină se concentrează pe înțelegerea bazei genetice a bolilor, prezicerea riscului de îmbolnăvire și dezvoltarea de tratamente și intervenții personalizate.
Cercetarea genomică a dus la progrese semnificative în domenii precum medicina, agricultura, biologia evolutivă și biotehnologia, contribuind la înțelegerea vieții la nivel molecular și îmbunătățind sănătatea și bunăstarea umană.
Literatură / Referințe
- 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 produce omogenizatoare cu ultrasunete de înaltă performanță de la Laborator spre dimensiunea industrială.