Геномные исследования с помощью ультразвуковой обработки
Геномные исследования произвели революцию в нашем понимании биологических систем, позволив пролить свет на сложные генетические механизмы, лежащие в основе различных заболеваний и признаков. Ультразвуковая обработка, метод, первоначально разработанный для разрушения клеточных мембран, нашел широкое применение в геномных исследованиях. В этой статье представлен обзор применения ультразвуковой обработки в геномных исследованиях, включая выделение и фрагментацию ДНК, иммунопреципитацию хроматина (ChIP) и подготовку библиотек секвенирования нового поколения. В этой статье представлен обзор принципов, методологий и приложений ультразвуковой обработки в геномных исследованиях, а также представлены наиболее подходящие ультразвуковые аппараты для геномных исследований.
Ультразвуковые аппараты в геномных исследованиях
За последние десятилетия в области геномных исследований был достигнут значительный прогресс, чему способствовало развитие технологий высокопроизводительного секвенирования и инновационных экспериментальных методологий. Эти достижения облегчили всесторонний анализ геномов, эпигеномов и транскриптомов, дав представление о генетической основе заболеваний, эволюции и фенотипической изменчивости.
Ультразвуковая обработка – механический процесс, включающий применение физических сил ультразвука для разрушения молекулярных структур, стал универсальным инструментом в геномных исследованиях. Ультразвуковая обработка — это хорошо зарекомендовавший себя метод, используемый для фрагментации ДНК, сдвига хроматина и подготовки библиотеки NGS.
Применение ультразвуковой обработки в геномных исследованиях
Ультразвуковая обработка применяется к биологическим образцам для подготовки образцов перед анализами, анализами или при подготовке к дальнейшим процессам. Наиболее распространенные приложения для подготовки образцов с использованием ультразвука включают:
Ультразвуковая обработка используется для точной фрагментации геномной ДНК, что позволяет генерировать фрагменты ДНК желаемых размеров для различных последующих применений, включая ПЦР, клонирование и саузерн-блоттинг. Ультразвуковая обработка имеет преимущества по сравнению с ферментативными методами, поскольку она обеспечивает гибкий контроль над размером и распределением фрагментов. Высокопроизводительная пробоподготовка с помощью ультразвукового аппарата UIP400MTP планшета оптимизирует обработку больших объемов образцов.
Подробнее об ультразвуковом Фрагментация ДНК и Фрагментация плазмид!
Узнайте больше об использовании ультразвуковой обработки для секвенирования нового поколения!
Ультразвуковой аппарат VialTweeter для одновременной пробоподготовки нескольких флаконов
Как выбрать лучший ультразвуковой аппарат для моих исследований, связанных с ДНК?
Термин “Ультразвуковая обработка” используется для различных способов применения ультразвука. Наиболее распространенными методами являются ультразвуковая ванна и ультразвуковой аппарат зондового типа. Ниже вы узнаете, почему правильный выбор ультразвукового аппарата повысит качество и достоверность ваших исследований.
Узнайте о различиях между различными моделями ультразвуковых аппаратов, их преимуществах и ограничениях. В этой статье мы рассмотрим наиболее широко используемые модели ультразвуковых аппаратов для геномных исследований.
Ультразвуковая обработка ванны: Почему ультразвуковые аппараты ванненного типа дают ненадежные, невоспроизводимые результаты? Образцы генома помещаются в водяную баню, оснащенную несколькими ультразвуковыми преобразователями, прикрепленными к дну резервуара для воды. Пятна акустической кавитации происходят очень неравномерно по всему резервуару и не обеспечивают постоянной мощности ультразвука. Этот метод обрабатывает образцы с различной интенсивностью и не дает воспроизводимых результатов при подготовке образцов, таких как фрагментация ДНК. Как следствие такой неравномерной обработки, контроль над размером фрагмента ДНК не осуществляется. При использовании обычной ультразвуковой ванны надежные, воспроизводимые исследования невозможны.
Хотите узнать больше о ультразвуковом аппарате зондового типа и ультразвуковой ванне? Нажмите здесь!
В отличие от ультразвуковой ванны, Hielscher являются точно управляемыми ультразвуковыми аппаратами, которые обеспечивают мощный ультразвук. Интенсивность ультразвуковой обработки может быть точно настроена в соответствии с областью применения, чтобы избежать нежелательной деградации биологических образцов. Обеспечивает оптимальное сохранение нуклеиновых кислот и других биомолекул во время обработки образцов. Это особенно выгодно для геномных исследований, где целостность образца имеет решающее значение для последующего анализа. Интеллектуальные функции, такие как программируемые настройки, дистанционное управление через браузер и автоматическая запись данных, облегчают исследовательскую работу в лабораториях.
Модели ультразвукового аппарата Хильшера для геномных исследований
- Ультразвуковая обработка с помощью зонда: Ультразвуковой зонд вставляется непосредственно в пробирку для образца, что позволяет локализовать ультразвук и точно контролировать параметры фрагментации. Этот метод предпочтителен для небольших образцов, таких как отдельные флаконы или мензурки.
Здесь вы найдете все ультразвуковые аппараты зондового типа для фрагментации ДНК и подготовки образцов! - CupHorn и UIP400MTP: Ультразвуковой ультразвуковой ультразвуковой аппарат Hielscher и ультразвуковой ультразвуковой ультразвуковой аппарат UIP400MTP значительно отличаются от обычной ультразвуковой ванны или резервуара для очистки. В то время как на первый взгляд принцип непрямого пропускания ультразвуковых волн через водяную баню кажется схожим – разница между ультразвуковым горном или пластинчатым ультразвуковым аппаратом Hielscher и обычной ультразвуковой ванной не может быть больше! В системах Hielscher вся нижняя часть горна и пластинчатого ультразвукового аппарата равномерно перемешивается мощным ультразвуком. Это означает, что вся поверхность вибрирует с одинаковой амплитудой и частотой. Не обнаружено ни одного мертвого, необработанного лучом пятна, все образцы обрабатываются ультразвуком с одинаковой интенсивностью! Это обеспечивает однородные и воспроизводимые результаты ультразвуковой пробоподготовки.
Более подробную информацию об ультразвуковом чашечном рожке вы можете найти здесь!
Более подробную информацию о пластине-ультразвуковике вы можете найти UIP400MTP здесь! - ВиалТвитер: В VialTweeter используется уникальная конструкция сонотрода с вибрирующим блоком для флаконов для передачи ультразвуковой энергии непосредственно в пробирки с образцами без необходимости погружения в водяную баню или другую среду. Этот непрямой, но высокоэффективный метод ультразвуковой обработки идеально подходит для обработки до 10 закрытых флаконов и позволяет избежать перекрестного загрязнения.
Узнайте больше о беззагрязненной ультразвуке до 10 закрытых флаконов с помощью VialTweeter!
Ультразвуковой чашечный рожок для интенсивной ультразвуковой обработки закрытых пробирок и флаконов для стерильной фрагментации ДНК.
Ультразвуковые аппараты в автоматизированных системах – Простая интеграция
Ультразвуковые аппараты Hielscher могут быть интегрированы в автоматизированные системы. Благодаря открытому сетевому интерфейсу и функциям программирования ультразвуковые аппараты Hielscher подходят для автоматизации. Интеграция с автоматизацией и робототехникой обеспечивает высокую производительность обработки геномных образцов, способствуя крупномасштабным исследованиям и инициативам в области персонализированной медицины. Возможность интеграции ультразвукового аппарата в автоматизированную систему пробоподготовки оптимизирует обработку образцов и обеспечит эффективную, воспроизводимую и безопасную обработку образцов в различных областях применения и типах образцов.
- Высокая эффективность
- Современные технологии
- надёжность & робастность
- Регулируемое, точное управление процессом
- партия & встроенный
- для любого объема
- Интеллектуальное программное обеспечение
- интеллектуальные функции (например, программируемые, протоколирование передачи данных, дистанционное управление)
- Простота и безопасность в эксплуатации
- Низкие эксплуатационные расходы
- CIP (безразборная мойка)
Проектирование, производство и консалтинг – Качество «Сделано в Германии»
Ультразвуковые аппараты Hielscher хорошо известны своими высочайшими стандартами качества и дизайна. Надежность и простота в эксплуатации позволяют без проблем интегрировать наши ультразвуковые аппараты в промышленные объекты. Ультразвуковые аппараты Hielscher легко справляются с суровыми условиями и требовательными условиями окружающей среды.
Hielscher Ultrasonics является компанией, сертифицированной по стандарту ISO, и уделяет особое внимание высокопроизводительным ультразвуковым аппаратам, отличающимся самыми современными технологиями и удобством в использовании. Конечно, ультразвуковые аппараты Hielscher соответствуют требованиям CE и соответствуют требованиям UL, CSA и RoHs.
В таблице ниже приведена приблизительная вычислительная мощность наших лабораторных ультразвуковых аппаратов, которые идеально подходят для выполнения задач по подготовке образцов, таких как фрагментация ДНК и РНК, лизис клеток, а также выделение ДНК и белков:
| Устройство | Мощность [Вт] | Тип | Объем [мл] |
|---|---|---|---|
| UIP400MTP | 400 | для микропланшетов | 6 – 3456 скважин | VialTweeter | 200 | до 10 флаконов плюс возможность наложения | 0.5 – 1.5 |
| UP50H | 50 | Тип пробника | 0.01 – 250 |
| УП100Ч | 100 | Тип пробника | 0.01 – 500 |
| УП200Хт | 200 | Тип пробника | 0.1 – 1000 |
| УП200Ст | 200 | Тип пробника | 0.1 – 1000 |
| УП400Ст | 400 | Тип пробника | 5.0 – 2000 |
| горн | 200 | CupHorn, сонореактор | 10 – 200 |
| ГДмини2 | 200 | Проточная ячейка без загрязнения |
Свяжитесь с нами! / Спросите нас!
Часто задаваемые вопросы о геномике и ультразвуковой обработке
Здесь вы найдете ответы на наиболее часто задаваемые вопросы, когда речь идет об ультразвуковых и геномных исследованиях.
Что такое ультразвуковая обработка в ДНК?
Ультразвуковая обработка разбивает ДНК на более мелкие фрагменты с помощью высокочастотных звуковых волн, которые создают механические силы, заставляя нити ДНК разрываться в случайных точках. Регулировка интенсивности ультразвуковой обработки позволяет создавать более крупные или меньшие фрагменты ДНК в зависимости от требований к последующей обработке и анализу.
Каков протокол ультразвуковой обработки для фрагментации ДНК?
Типичный протокол ультразвуковой обработки для фрагментации ДНК включает в себя применение ультразвуковых волн к образцам ДНК в буферном растворе в течение серии коротких всплесков с последующими интервалами охлаждения для предотвращения нагрева образца. Такие параметры, как амплитуда, продолжительность и номер цикла, оптимизируются в зависимости от типа выборки и желаемого размера фрагмента.
Как работает ультразвуковая обработка для сдвига ДНК?
Ультразвуковая обработка для сдвига ДНК включает в себя приложение контролируемых механических сил к молекулам ДНК с помощью ультразвуковых волн. Эти силы разрушают водородные связи и другие взаимодействия, удерживающие нити ДНК вместе, что приводит к случайным разрывам и фрагментации ДНК на более мелкие части.
Как долго нужно обрабатывать образцы ДНК ультразвуком?
Продолжительность ультразвуковой обработки образцов ДНК зависит от таких факторов, как объем образца, концентрация и желаемый размер фрагмента. Как правило, ультразвуковая обработка выполняется короткими всплесками продолжительностью от нескольких секунд до нескольких минут, с интервалами охлаждения для предотвращения перегрева образца.
Какой ультразвуковой аппарат лучше всего подходит для выделения ДНК?
Выбор оптимального ультразвукового аппарата для выделения ДНК зависит от таких факторов, как объем образца, пропускная способность и желаемый размер фрагмента. Некоторые популярные варианты включают пластинчатый ультразвуковой аппарат Hielscher UIP400MTP, VialTweeter, CupHorn и ультразвуковой зонд UP100H. Эти ультразвуковые аппараты обеспечивают точный контроль параметров ультразвуковой обработки и подходят для различных применений выделения ДНК в исследовательских лабораториях.
Что такое геномика?
Геномика — это междисциплинарная отрасль биологии, которая углубляется в понимание полного состава, функций, эволюции, картирования и модификации геномов. Геном включает в себя всю ДНК в организме, включая как его гены, так и их сложную трехмерную организацию. В отличие от генетики, которая фокусируется на отдельных генах и их наследовании, геномика направлена на всестороннюю характеристику и количественную оценку всех генов в организме, выяснение их взаимодействия и влияния на организм в целом. Гены играют ключевую роль в управлении синтезом белков, чему способствуют ферменты и молекулы-мессенджеры. Эти белки, в свою очередь, являются структурными компонентами органов и тканей, регулируют биохимические процессы, способствуют межклеточной коммуникации. Геномика включает в себя секвенирование и анализ целых геномов с использованием высокопроизводительных методов секвенирования ДНК и инструментов биоинформатики для расшифровки структуры и функций геномов во всей их полноте.
Геномика — это изучение всего генетического материала организма, включая его последовательность ДНК, организацию, функцию и изменчивость. Он включает в себя анализ генов, их взаимодействия и влияния на черты и поведение. Геномные исследования включают в себя различные методы и подходы к пониманию структуры и функций геномов, а также их роли в здоровье, болезнях, эволюции и других биологических процессах.
Геномные исследования направлены на:
- Секвенционные геномы: Это включает в себя определение порядка нуклеотидов (A, T, C и G) в ДНК организма. Это может быть весь геном или конкретные области интереса.
- Анализируйте генетическую изменчивость: Геномные исследования изучают вариации в последовательностях ДНК у индивидуумов или популяций, что может дать представление о генетической основе заболеваний, чертах и эволюционных процессах.
- Функциональная геномика: Эта область изучает, как гены функционируют и взаимодействуют друг с другом и с окружающей средой. Она включает в себя транскриптомику (изучение экспрессии генов), протеомику (изучение белков) и метаболомику (изучение метаболитов).
- Сравнительная геномика: Сравнивая геномы разных видов, исследователи могут выявить эволюционные отношения, определить сохраненные регионы и понять генетическую основу биологического разнообразия.
- Медицинская геномика: Геномные исследования в медицине сосредоточены на понимании генетической основы заболеваний, прогнозировании риска заболеваний и разработке персонализированных методов лечения и вмешательств.
Геномные исследования привели к значительному прогрессу в таких областях, как медицина, сельское хозяйство, эволюционная биология и биотехнология, способствуя нашему пониманию жизни на молекулярном уровне и улучшая здоровье и благополучие человека.
Литература / Литература
- 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 производит высокопроизводительные ультразвуковые гомогенизаторы от лаборатория Кому промышленного размера.