Nghiên cứu bộ gen được tạo điều kiện bởi sonication
Nghiên cứu bộ gen đã cách mạng hóa sự hiểu biết của chúng ta về các hệ thống sinh học, cho phép làm sáng tỏ các cơ chế di truyền phức tạp làm cơ sở cho các bệnh và đặc điểm khác nhau. Sonication, một kỹ thuật ban đầu được phát triển để phá vỡ màng tế bào, đã tìm thấy tiện ích rộng rãi trong nghiên cứu gen. Bài viết này cung cấp một cái nhìn tổng quan về ứng dụng sonication trong các nghiên cứu gen, bao gồm phân lập và phân mảnh DNA, kết tủa miễn dịch chromatin (ChIP) và chuẩn bị các thư viện giải trình tự thế hệ tiếp theo. Bài viết này cung cấp một cái nhìn tổng quan về các nguyên tắc, phương pháp luận và ứng dụng của sonication trong nghiên cứu bộ gen và giới thiệu cho bạn các sonicator phù hợp nhất để nghiên cứu bộ gen.
Sonicators trong nghiên cứu bộ gen
Nghiên cứu bộ gen đã trải qua những tiến bộ đáng chú ý trong những thập kỷ gần đây, được thúc đẩy bởi sự phát triển của các công nghệ giải trình tự thông lượng cao và các phương pháp thí nghiệm sáng tạo. Những tiến bộ này đã tạo điều kiện thuận lợi cho việc phân tích toàn diện bộ gen, biểu sinh và phiên mã, cung cấp cái nhìn sâu sắc về cơ sở di truyền của bệnh, tiến hóa và biến đổi kiểu hình.
Sonication, một quá trình cơ học liên quan đến việc áp dụng các lực vật lý của siêu âm để phá vỡ cấu trúc phân tử, đã nổi lên như một công cụ linh hoạt trong nghiên cứu gen. Sonication là một kỹ thuật được thiết lập tốt được sử dụng để phân mảnh DNA, cắt nhiễm sắc thể và chuẩn bị thư viện NGS.
Ứng dụng của Sonication trong nghiên cứu gen
Sonication được áp dụng cho các mẫu sinh học để chuẩn bị mẫu trước khi xét nghiệm, phân tích hoặc chuẩn bị cho các quá trình hạ nguồn tiếp theo. Các ứng dụng chuẩn bị mẫu phổ biến nhất sử dụng sonication bao gồm:
Sonication được sử dụng để phân mảnh chính xác DNA gen, cho phép tạo ra các đoạn DNA có kích thước mong muốn cho các ứng dụng hạ nguồn khác nhau, bao gồm PCR, nhân bản và làm mờ miền Nam. Sonication cung cấp lợi thế so với các phương pháp enzyme, vì nó cho phép kiểm soát linh hoạt kích thước và phân phối phân mảnh. Chuẩn bị mẫu thông lượng cao với sonicator tấm UIP400MTP hợp lý hóa việc xử lý số lượng mẫu lớn.
Đọc thêm về siêu âm Phân mảnh DNA và Plasmid phân mảnh!
Đọc thêm về việc sử dụng sonication cho Next Gen Sequencing!
VialTweeter sonicator để chuẩn bị mẫu đồng thời nhiều lọ
Làm cách nào để chọn Sonicator tốt nhất cho nghiên cứu liên quan đến DNA của tôi?
Thuật ngữ “Sonication” được sử dụng cho các modi khác nhau của ứng dụng siêu âm. Các phương pháp phổ biến nhất là tắm siêu âm và sonicator loại đầu dò. Dưới đây, bạn sẽ khám phá lý do tại sao sự lựa chọn đúng đắn của sonicator sẽ cải thiện chất lượng và tính hợp lệ của nghiên cứu của bạn ra.
Tìm hiểu về sự khác biệt giữa các mô hình ultrasonicator khác nhau, ưu điểm và hạn chế của chúng. Ở đây chúng ta sẽ đi sâu vào các mô hình sonicator được sử dụng rộng rãi nhất để nghiên cứu bộ gen.
Tắm Sonication: Tại sao sonicators kiểu tắm cho bạn kết quả không đáng tin cậy, không thể tái tạo? Các mẫu gen được đặt trong một bồn nước được trang bị một số đầu dò siêu âm gắn vào đáy bể nước. Các điểm xâm thực âm thanh xảy ra rất không đồng đều qua bể và không cung cấp công suất siêu âm nhất quán. Phương pháp này xử lý các mẫu với cường độ khác nhau và không cung cấp kết quả tái tạo trong quá trình chuẩn bị mẫu như phân mảnh DNA. Do hậu quả của việc điều trị không đồng đều này, việc kiểm soát kích thước đoạn DNA không được đưa ra. Với một bồn tắm siêu âm thông thường, nghiên cứu đáng tin cậy, lặp đi lặp lại là không khả thi.
Bạn có muốn tìm hiểu thêm về sonicator loại đầu dò vs tắm siêu âm? Bấm vào đây!
Trái ngược với một bồn tắm siêu âm, Hielscher là sonicators có thể kiểm soát chính xác cung cấp siêu âm mạnh mẽ. Cường độ của sonication có thể được điều chỉnh chính xác cho ứng dụng để tránh sự xuống cấp không mong muốn của các mẫu sinh học. Đảm bảo bảo quản tối ưu axit nucleic và các phân tử sinh học khác trong quá trình xử lý mẫu. Điều này đặc biệt thuận lợi cho nghiên cứu bộ gen, trong đó tính toàn vẹn của mẫu là rất quan trọng để phân tích xuôi dòng. Các tính năng thông minh như cài đặt lập trình, điều khiển từ xa của trình duyệt và ghi dữ liệu tự động tạo điều kiện thuận lợi cho công việc nghiên cứu trong phòng thí nghiệm.
Mô hình Hielscher Sonicator cho nghiên cứu bộ gen
- Sonication kiểu đầu dò: Một đầu dò sonication được chèn trực tiếp vào ống mẫu, cho phép sonication cục bộ và kiểm soát chính xác các thông số phân mảnh. Phương pháp này được ưa thích cho các số mẫu nhỏ như lọ đơn hoặc cốc.
Tìm tất cả các sonicator loại đầu dò để phân mảnh DNA và chuẩn bị mẫu ở đây! - CupHorn và UIP400MTP: Các mô hình sonicator Hielscher Ultrasonic Cuphorn và UIP400MTP Plate Sonicator khác biệt đáng kể so với một bồn tắm siêu âm thông thường hoặc bể làm sạch. Trong khi ở cái nhìn đầu tiên, nguyên tắc truyền sóng siêu âm gián tiếp qua bồn nước có vẻ tương tự – sự khác biệt giữa siêu âm Hielscher cuphorn hoặc tấm sonicator và một bồn tắm siêu âm thông thường không thể lớn hơn! Tại các hệ thống Hielscher, đáy hoàn chỉnh của cuphorn và tấm sonicator được khuấy trộn đồng đều bằng siêu âm mạnh. Điều này có nghĩa là bề mặt hoàn chỉnh đang rung động ở cùng biên độ và tần số. Không tìm thấy điểm chết, không âm thanh, tất cả các mẫu đều được sonicated ở cùng một cường độ! Điều này đảm bảo kết quả đồng đều, tái tạo trong việc chuẩn bị mẫu siêu âm của bạn.
Bạn có thể tìm thêm thông tin về cuphorn siêu âm ở đây!
Bạn có thể tìm thêm thông tin về tấm sonicator UIP400MTP tại đây! - VialTweeter: VialTweeter sử dụng một thiết kế độc đáo của một sonotrode khối giữ lọ rung để truyền năng lượng siêu âm trực tiếp vào lọ mẫu mà không cần ngâm trong bồn nước hoặc phương tiện khác. Phương pháp sonication gián tiếp nhưng hiệu quả cao này là lý tưởng để điều trị lên đến 10 lọ kín và tránh lây nhiễm chéo.
Đọc thêm về sonication không ô nhiễm lên đến 10 lọ kín vớiVialTweeter!
Cuphorn siêu âm cho sonication mạnh mẽ của ống kín và lọ cho phân mảnh DNA vô trùng.
Sonicators trong hệ thống tự động – Tích hợp đơn giản
Hielscher sonicators có thể được tích hợp vào các hệ thống tự động. Với giao diện mạng mở và các tính năng lập trình, Hielscher sonicators phù hợp cho tự động hóa. Việc tích hợp với tự động hóa và robot cho phép xử lý thông lượng cao các mẫu gen, tạo điều kiện cho các nghiên cứu quy mô lớn và các sáng kiến y học cá nhân hóa. Khả năng tích hợp sonicator của bạn vào một hệ thống chuẩn bị mẫu tự động tối ưu hóa việc xử lý mẫu và sẽ đảm bảo xử lý mẫu hiệu quả, có thể tái tạo và an toàn trên nhiều ứng dụng và loại mẫu.
- Hiệu quả cao
- Công nghệ tiên tiến
- Độ tin cậy & Mạnh mẽ
- Điều chỉnh, kiểm soát quá trình chính xác
- mẻ & Inline
- cho bất kỳ khối lượng nào
- Phần mềm thông minh
- Các tính năng thông minh (ví dụ: có thể lập trình, giao thức dữ liệu, điều khiển từ xa)
- Dễ dàng và an toàn để vận hành
- bảo trì thấp
- CIP (sạch tại chỗ)
Thiết kế, sản xuất và tư vấn – Chất lượng Sản xuất tại Đức
Hielscher ultrasonicators nổi tiếng với chất lượng cao nhất và tiêu chuẩn thiết kế của họ. Mạnh mẽ và hoạt động dễ dàng cho phép tích hợp trơn tru của ultrasonicators của chúng tôi vào các cơ sở công nghiệp. Điều kiện khắc nghiệt và môi trường đòi hỏi dễ dàng được xử lý bởi Hielscher ultrasonicators.
Hielscher Ultrasonics là một công ty được chứng nhận ISO và đặc biệt nhấn mạnh vào ultrasonicators hiệu suất cao có công nghệ tiên tiến và thân thiện với người dùng. Tất nhiên, Hielscher ultrasonicators là CE tuân thủ và đáp ứng các yêu cầu của UL, CSA và RoHs.
Bảng dưới đây cung cấp cho bạn một dấu hiệu về khả năng xử lý gần đúng của máy siêu âm trong phòng thí nghiệm của chúng tôi, lý tưởng cho các nhiệm vụ chuẩn bị mẫu như phân mảnh DNA và RNA, ly giải tế bào cũng như phân lập DNA và protein:
| Thiết bị | Công suất [W] | Kiểu | Thể tích [mL] |
|---|---|---|---|
| UIP400MTP | 400 | cho microplates | 6 – 3456 giếng | LọTweeter | 200 | cho tối đa 10 lọ cộng với khả năng kẹp | 0.5 – 1.5 |
| UP50H | 50 | Loại đầu dò | 0.01 – 250 |
| UP100H | 100 | Loại đầu dò | 0.01 – 500 |
| UP200Ht | 200 | Loại đầu dò | 0.1 – 1000 |
| UP200St | 200 | Loại đầu dò | 0.1 – 1000 |
| UP400ST | 400 | Loại đầu dò | 5.0 – 2000 |
| Cuphorn | 200 | CupHorn, sonoreactor | 10 – 200 |
| GDmini2 | 200 | tế bào dòng chảy không ô nhiễm |
Liên hệ với chúng tôi!? Hãy hỏi chúng tôi!
Câu hỏi thường gặp về Genomics và Sonication
Tìm ở đây câu trả lời cho câu hỏi thường gặp nhất khi nói đến siêu âm và nghiên cứu gen.
Sonication thành DNA là gì?
Sonication phá vỡ DNA thành các mảnh nhỏ hơn bằng cách áp dụng sóng âm thanh tần số cao tạo ra lực cơ học, khiến các sợi DNA bị đứt tại các điểm ngẫu nhiên. Điều chỉnh cường độ sonication cho phép tạo ra các đoạn DNA lớn hơn hoặc nhỏ hơn tùy thuộc vào yêu cầu xử lý và phân tích tiếp theo.
Giao thức sonication cho sự phân mảnh DNA là gì?
Một giao thức sonication điển hình cho sự phân mảnh DNA liên quan đến việc áp dụng sóng siêu âm cho các mẫu DNA trong dung dịch đệm cho một loạt các vụ nổ ngắn, tiếp theo là khoảng thời gian làm mát để ngăn chặn sự gia nhiệt mẫu. Các thông số như biên độ, thời lượng và số chu kỳ được tối ưu hóa dựa trên loại mẫu và kích thước đoạn mong muốn.
Làm thế nào để sonication làm việc cho cắt DNA?
Sonication cho cắt DNA liên quan đến việc áp dụng các lực cơ học được kiểm soát cho các phân tử DNA bằng sóng siêu âm. Những lực này phá vỡ các liên kết hydro và các tương tác khác giữ các sợi DNA lại với nhau, dẫn đến sự phá vỡ ngẫu nhiên và phân mảnh DNA thành các mảnh nhỏ hơn.
Bạn nên sonicate mẫu DNA trong bao lâu?
Thời gian sonication cho các mẫu DNA phụ thuộc vào các yếu tố như khối lượng mẫu, nồng độ và kích thước mảnh mong muốn. Thông thường, sonication được thực hiện cho các vụ nổ ngắn từ vài giây đến vài phút, với khoảng thời gian làm mát để ngăn chặn mẫu quá nóng.
Sonicator tốt nhất để phân lập DNA là gì?
Việc lựa chọn sonicator tốt nhất để phân lập DNA phụ thuộc vào các yếu tố như khối lượng mẫu, thông lượng và kích thước mảnh mong muốn. Một số tùy chọn phổ biến bao gồm Hielscher UIP400MTP tấm sonicator, VialTweeter, CupHorn và đầu dò siêu âm UP100H. Những sonicators này cung cấp kiểm soát chính xác các thông số sonication và phù hợp cho các ứng dụng phân lập DNA khác nhau trong các phòng thí nghiệm nghiên cứu.
Genomics là gì?
Genomics là một nhánh đa ngành của sinh học đi sâu vào sự hiểu biết về cấu trúc hoàn chỉnh, chức năng, sự tiến hóa, lập bản đồ và sửa đổi bộ gen. Một bộ gen bao gồm tất cả các DNA trong một sinh vật, bao gồm cả gen của nó và tổ chức ba chiều phức tạp của chúng. Không giống như di truyền học, tập trung vào các gen riêng lẻ và mô hình di truyền của chúng, bộ gen nhằm mục đích mô tả toàn diện và định lượng tất cả các gen trong một sinh vật, làm sáng tỏ sự tương tác và tác động của chúng đối với toàn bộ sinh vật. Gen đóng một vai trò quan trọng trong việc chỉ đạo quá trình tổng hợp protein, được tạo điều kiện bởi các enzyme và các phân tử truyền tin. Những protein này, lần lượt, tạo thành các thành phần cấu trúc của các cơ quan và mô, điều chỉnh các quá trình sinh hóa và tạo điều kiện giao tiếp giữa tế bào với tế bào. Bộ gen bao gồm việc giải trình tự và phân tích toàn bộ bộ gen, sử dụng các kỹ thuật giải trình tự DNA thông lượng cao và các công cụ tin sinh học để giải mã toàn bộ cấu trúc và chức năng của bộ gen.
Genomics is the study of an organism’s entire genetic material, including its DNA sequence, organization, function, and variation. It encompasses the analysis of genes, their interactions, and their influence on traits and behaviors. Genomic research involves various techniques and approaches to understanding the structure and function of genomes, as well as their roles in health, disease, evolution, and other biological processes.
Nghiên cứu bộ gen nhằm mục đích:
- Bộ gen trình tự: This involves determining the order of nucleotides (A, T, C, and G) within an organism’s DNA. This can be the entire genome or specific regions of interest.
- Phân tích biến thể di truyền: Nghiên cứu bộ gen khám phá các biến thể trong trình tự DNA giữa các cá nhân hoặc quần thể, có thể cung cấp cái nhìn sâu sắc về cơ sở di truyền của bệnh, đặc điểm và quá trình tiến hóa.
- Bộ gen chức năng: Lĩnh vực này điều tra cách các gen hoạt động và tương tác với nhau và môi trường. Nó bao gồm transcriptomics (nghiên cứu về biểu hiện gen), proteomics (nghiên cứu về protein) và metabolomics (nghiên cứu về các chất chuyển hóa).
- Bộ gen so sánh: Bằng cách so sánh bộ gen giữa các loài khác nhau, các nhà nghiên cứu có thể khám phá các mối quan hệ tiến hóa, xác định các khu vực được bảo tồn và hiểu cơ sở di truyền của đa dạng sinh học.
- Bộ gen y tế: Nghiên cứu bộ gen trong y học tập trung vào việc tìm hiểu cơ sở di truyền của bệnh, dự đoán nguy cơ mắc bệnh và phát triển các phương pháp điều trị và can thiệp cá nhân hóa.
Nghiên cứu bộ gen đã dẫn đến những tiến bộ đáng kể trong các lĩnh vực như y học, nông nghiệp, sinh học tiến hóa và công nghệ sinh học, góp phần vào sự hiểu biết của chúng ta về cuộc sống ở cấp độ phân tử và cải thiện sức khỏe và hạnh phúc của con người.
Văn học? Tài liệu tham khảo
- 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 sản xuất homogenizers siêu âm hiệu suất cao từ phòng thí nghiệm đến quy mô công nghiệp.