Высокопроизводительное секвенирование (NGS – Next-generation sequencing)

Разработчики

Компании 454 Life Sciences, Illumina Inc., Life Technologies Corporation и др.

Описание технологии

Появление методов высокопроизводительного секвенирования (next generation sequencing, NGS) стало возможно благодаря развитию компьютерной индустрии, технологий изготовления микропроцессоров и цифровых носителей информации.

NGS — техника определения нуклеотидной последовательности ДНК и РНК. Методы высокопроизводительного секвенирования позволяют «прочитать» единовременно сразу несколько участков генома, что является главным отличием от более ранних методов секвенирования. NGS осуществляется с помощью повторяющихся циклов удлинения цепи с помощью полимеразы или многократного лигирования олигонуклеотидов.

Сегодня область высокопроизводительного секвенирования объединяет широкую гамму различных технологий, базирующихся на разных принципах и разработанных более или менее независимо. Среди таких технологий можно назвать: GWAS, WGBS, RRBS, секвенирование De Novo, целевое секвенирование, RNA-Seq, ChiP и др. В настоящее время эти технологии обновляются и модифицируются очень стремительно.

Высокопроизводительное секвенирование (NGS) считается секвенированием «второго поколения». Кроме того, в настоящее время появились и активно развиваются платформы ДНК-секвенирования «третьего поколения». Третье поколение отличается от второго тем, что первичная амплификация ДНК больше не требуется. Исследуемая ДНК секвенируется непосредственно на уровне одной молекулы с использованием специально созданных полимераз. Преимуществом такого подхода является то, что удается избежать проблем, связанных с накоплением ошибок, возникающих при амплификации ДНК. Однако, важно отметить, что ни одна из технологий третьего поколения пока не получила широкого распространения.

Практическое применение

Изобретение и внедрение в практику технологий высокопроизводительного секвенирования вывело на новый уровень такие направления науки, как генетика, молекулярная биология, дало стимулы для становления персонализированной геномной медицины.

В частности, технологии NGS применяются для исследования возрастных изменений у человека и для исследования внутри- и меживдовой изменчивости при анализе полиморфизмов генов, ассоциированных с долголетием. ТNGS-метод секвенирования транскриптомов (RNA-seq) используется для изучения экспрессии геронтогенов. Технология CHip-Seq применяется для изучения эпигеномов человека при старении.

Лаборатории

• NGS platform, Institute of Genetics, Bern (Швейцария)
• 454 Life Sciences, Branford, Connecticut (США), Basel (Швейцария).
• Illumina Inc., San Diego, California (США)
• Life Technologies Corporation, Carlsbad, California (США)
• Pacific Biosciences, California (США)

Ссылки

Публикации

• Wheeler, David A., et al. «The complete genome of an individual by massively parallel DNA sequencing." nature 452.7189 (2008): 872–876.
• Ju, Young Seok, et al. «Extensive genomic and transcriptional diversity identified through massively parallel DNA and RNA sequencing of eighteen Korean individuals." Nature genetics 43.8 (2011): 745–752.
• de Magalhães, João Pedro, Caleb E. Finch, and Georges Janssens. «Next-generation sequencing in aging research: emerging applications, problems, pitfalls and possible solutions." Ageing research reviews 9.3 (2010): 315–323.
• Van Nieuwerburgh, Filip, et al. «Illumina mate-paired DNA sequencing-library preparation using Cre-Lox recombination." Nucleic acids research (2011): gkr1000.