Dalam artikel ini, editor Downcodes akan memberi Anda pemahaman mendalam tentang prinsip, aplikasi, dan perbedaan antara pengurutan gen throughput tinggi dan pengurutan chip gen throughput tinggi. Kedua teknologi ini memainkan peran penting dalam penelitian genom, namun pendekatan teknis, cakupan aplikasi, dan metode analisis datanya berbeda. Memahami perbedaannya sangat penting dalam memilih teknologi yang tepat. Kami akan menguraikan prinsip kerja mereka dan menganalisis ruang lingkup aplikasi dan tren pengembangan di masa depan, dengan harapan dapat membantu pembaca lebih memahami dan menerapkan alat genomik yang canggih ini.
Pengurutan gen throughput tinggi dan pengurutan chip gen throughput tinggi pada dasarnya adalah teknologi yang berbeda. Perbedaan utamanya terletak pada platform teknologi, metode deteksi, dan cakupan aplikasi yang digunakan. Pengurutan gen throughput tinggi, juga dikenal sebagai Next Generation Sequencing (NGS), memungkinkan jutaan hingga miliaran molekul DNA diurutkan secara bersamaan, sehingga memungkinkan analisis keseluruhan genom, seluruh eksom, atau wilayah target spesifik. Pengurutan chip gen throughput tinggi, biasanya disebut sebagai chip ekspresi gen atau chip SNP, terutama digunakan untuk mendeteksi rangkaian gen tertentu atau tingkat ekspresi gen. Hal ini bergantung pada probe yang telah dirancang sebelumnya untuk menemukan dan mengukur rangkaian DNA atau RNA tertentu.
Selanjutnya saya akan menjelaskan secara rinci prinsip kerja dan aplikasi pengurutan gen throughput tinggi.
Pengurutan gen throughput tinggi adalah teknologi yang secara cepat menentukan urutan sejumlah besar molekul DNA atau RNA dengan memprosesnya secara paralel secara masif. Proses ini melibatkan langkah-langkah utama berikut:
Persiapan sampel: Pertama, DNA atau RNA perlu diekstraksi dari sampel biologis untuk diuji, dan kemudian kualitas asam nukleat yang diekstraksi diuji dan diukur.
Konstruksi perpustakaan: Kemudian pilih strategi pembangunan perpustakaan yang sesuai berdasarkan tujuan pengurutan Anda. Biasanya konstruksi perpustakaan mencakup langkah pembelahan asam nukleat, modifikasi akhir, ligasi adaptor, dan pengayaan segmen tertentu.
Pengurutan: Perpustakaan yang dibangun dikenai pengurutan throughput tinggi menggunakan mesin pengurutan termasuk Illumina, Ion Torrent, dll. Platform ini dapat membaca ratusan juta rangkaian pendek secara paralel melalui metode seperti sintesis atau ekstensi untai komplementer.
Analisis data: Sejumlah besar data mentah akan dihasilkan setelah pengurutan. Melalui perangkat lunak profesional, Anda dapat melakukan pembersihan data, perbandingan genom, deteksi mutasi, analisis perbedaan, dan langkah-langkah lain hingga akhirnya memperoleh informasi biologis yang dapat dipahami.
Pengurutan chip gen throughput tinggi bergantung pada chip yang telah dirancang sebelumnya yang dilengkapi dengan ribuan hingga jutaan probe, masing-masing dengan rangkaian yang melengkapi rangkaian DNA atau RNA tertentu. Prinsip kerjanya terutama mencakup langkah-langkah berikut:
Persiapan sampel: Mirip dengan pengurutan throughput tinggi, sebelum analisis, DNA atau RNA perlu diekstraksi dari sampel untuk diuji dan memastikan bahwa kualitas dan konsentrasinya memenuhi persyaratan eksperimental.
Hibridisasi: Sampel DNA atau RNA berlabel tersebar secara merata pada chip, memungkinkan urutan target dalam sampel berhibridisasi secara spesifik dengan probe pada chip.
Pencucian dan deteksi sinyal: Asam nukleat yang terikat secara tidak spesifik dihilangkan, dan sinyal pengikatan spesifik yang tersisa dibacakan dengan fluoresensi atau pelabelan elektrokimia.
Analisis data: Intensitas sinyal mewakili kelimpahan urutan yang sesuai dalam sampel. Data dianalisis melalui algoritma yang berbeda untuk menarik kesimpulan biologis yang relevan.
Pengurutan gen throughput tinggi memiliki beragam aplikasi. Dapat digunakan untuk pengurutan seluruh genom, penelitian farmakogenomik, deteksi dan identifikasi penyakit menular, analisis penyebab genetik, penelitian kanker, analisis komunitas mikroba, dll. Teknik ini sangat cocok untuk penelitian yang tidak mengetahui informasi urutan target, yaitu penelitian eksplorasi. Munculnya teknologi pengurutan throughput tinggi telah memungkinkan diperolehnya seluruh rangkaian genom seseorang, yang sangat mendorong pengembangan pengobatan yang dipersonalisasi dan pengobatan presisi.
Pengurutan chip gen throughput tinggi terutama digunakan untuk mendeteksi urutan yang diketahui, seperti analisis polimorfisme nukleotida tunggal (SNP), analisis variasi nomor salinan (CNV), analisis profil ekspresi gen, dll., dan sering digunakan untuk diagnosis dan penyakit korelasi.analisis, penyelidikan latar belakang genetik dan bidang lainnya. Keuntungan utama chip gen adalah biayanya yang relatif rendah, pengoperasian yang sederhana dan cepat, serta deteksi urutan gen yang diketahui yang sangat efisien.
Memilih pengurutan gen throughput tinggi atau pengurutan chip gen terutama bergantung pada tujuan penelitian, anggaran pendanaan, dan desain eksperimental. Pengurutan throughput tinggi cocok untuk menemukan varian baru dan melakukan analisis genom ekstensif, sedangkan chip gen lebih cocok untuk analisis gen bertarget throughput tinggi atau analisis ekspresi gen.
Dengan terus berkembangnya ilmu pengetahuan dan teknologi, biaya pengurutan gen dengan throughput tinggi secara bertahap menurun, sementara volume data dan akurasi analisisnya juga terus meningkat. Di masa depan, pengurutan genetik dengan throughput tinggi dapat menjadi alat standar untuk diagnosis dan penelitian di laboratorium dan klinik. Chip gen kemungkinan akan terus memainkan peran penting dalam bidang tertentu, seperti penelitian populasi skala besar.
Singkatnya, pengurutan gen throughput tinggi dan pengurutan chip gen throughput tinggi adalah dua teknologi berbeda, masing-masing dengan keunggulan dan skenario penerapan berbeda. Meskipun keduanya dapat bersaing dan saling menggantikan dalam beberapa aspek, namun keduanya juga akan saling melengkapi dan bersama-sama mendorong perkembangan ilmu hayat. Dengan pendalaman penelitian dan peningkatan teknologi, kedua teknologi tersebut akan terus berkembang untuk memberikan data yang lebih akurat untuk penelitian ilmiah dan praktik klinis.
1. Apa perbedaan antara pengurutan gen throughput tinggi dan pengurutan chip gen throughput tinggi?
Meskipun pengurutan gen throughput tinggi dan pengurutan chip gen throughput tinggi merupakan metode analisis informasi genetik, keduanya memiliki beberapa perbedaan dalam prinsip teknis dan penerapannya. Pengurutan gen throughput tinggi memperoleh informasi genetik dalam jumlah besar dengan terlebih dahulu memecah sampel DNA atau RNA, dan kemudian langsung membaca urutan basa dalam sampel melalui sequencer. Pengurutan chip gen throughput tinggi memperbaiki sejumlah besar probe DNA atau RNA pada chip, mereaksikan sampel dengan chip, dan kemudian membaca sinyal pada chip melalui sequencer untuk mendapatkan informasi genetik. Dapat dikatakan bahwa pengurutan gen throughput tinggi memperoleh data melalui teknologi pengurutan langsung, sedangkan pengurutan chip gen throughput tinggi memperoleh data melalui reaksi probe yang dipasang pada chip dan sampel.
2. Apakah pengurutan gen throughput tinggi dan pengurutan chip gen throughput tinggi cocok untuk skenario penelitian yang berbeda?
Ya, skenario penelitian yang berlaku untuk pengurutan gen throughput tinggi dan pengurutan chip gen throughput tinggi berbeda. Teknologi pengurutan gen throughput tinggi dapat memperoleh data pengurutan seluruh genom dan melakukan analisis genom secara komprehensif, termasuk variasi gen, ekspresi gen, dll. Oleh karena itu, cocok untuk mengeksplorasi fungsi gen baru, mempelajari patogenesis penyakit, dan menemukan target obat baru. Pengurutan chip gen throughput tinggi cocok untuk topik penelitian seperti deteksi tingkat ekspresi gen tertentu, analisis isoform pada genom, dan penyaringan mutasi genetik.
3. Apa persamaan dan perbedaan analisis data antara sekuensing gen throughput tinggi dan sekuensing chip gen throughput tinggi?
Terdapat juga beberapa persamaan dan perbedaan dalam analisis data antara pengurutan gen throughput tinggi dan pengurutan chip gen throughput tinggi. Untuk data sekuensing gen throughput tinggi, pertama-tama perlu dilakukan kontrol kualitas dan pembersihan data sekuensing asli, lalu melakukan perbandingan sekuens, deteksi mutasi, dan analisis ekspresi gen. Untuk data pengurutan chip gen throughput tinggi, data sinyal asli perlu dikalibrasi dan distandarisasi untuk intensitas sinyal, dan kemudian dilakukan analisis diferensial, analisis pengayaan fungsional, dan analisis jaringan biologis. Secara umum, pemrosesan data pengurutan gen throughput tinggi relatif kompleks dan memerlukan lebih banyak sumber daya komputasi dan teknik analisis, sedangkan pemrosesan data pengurutan chip gen throughput tinggi relatif sederhana, namun masih memerlukan serangkaian standarisasi dan analisis analisa.
Saya harap penjelasan editor Downcodes dapat membantu Anda lebih memahami kedua teknologi ini. Dengan terus berkembangnya teknologi, diyakini bahwa teknologi pengurutan gen akan memainkan peran yang semakin penting di masa depan dan mendorong lebih banyak terobosan di bidang ilmu hayati dan kedokteran.