آنالیز داده‌های توالی‌یابی کل ژنوم و توالی‌یابی نسل جدید

توالی‌یابی نسل جدید (NGS)

تکنیک تعیین توالی ژنوم انسان، برای نخستین بار توسط دانشمندی به نام سنگر کشف شد. توالی‌یابی سنگر که پیشرفت فوق‌العاده مهمی در علم پزشکی ژنتیک حاصل نمود، زمان و هزینه زیادی را دربر می‌گرفت. با تلاش محققین جهانی و کشف توالی‌یابی نسل جدید (next generation sequencing)، که در برگیرنده توالی‌یابی کل ژنوم (Whole-Genome Sequencing) و توالی‌یابی کل اگزوم (Whole-Exome Sequencing) می‎‌باشد، شرایطی فراهم آمد تا رشته‌های طولانی DNA با سرعت بیشتر و هزینه کمتری توالی‌یابی شوند.

آن نواحی از DNA که رمزکننده‌ی پروتئین‌ها هستند اگزون نامیده می‌شوند. به دلیل ایجاد حداکثری جهش در اگزون‌ها از روش توالی‌یابی کل اگزوم، برای شناسایی و تشخیص تغییرات ژنتیکی در تمامی نواحی کدکننده‌ی پروتئین‌ها استفاده می‌شود. اما از آنجا که WES قادر به توالی‌یابی جهش‌ ژن‌های اطراف اگزون‌ها نیست، توسعه و استفاده از تکنیک توالی‌یابی کل ژنوم (WGS) باعث رفع این مشکلات شد.

توالی‌یابی کل ژنوم

توالی‌یابی کل ژنوم، از دهه هفتاد در علم پزشکی آغاز شد. WGS فرآیندی است که در یک زمان واحد برای تعیین و شناسایی توالی ژنوم و بازه‌های آن در بدن یک موجود زنده استفاده می‌شود. این تکنیک اطلاعات بسیار مفیدی را در رابطه با ساختار نوکلئوتیدها و جهش آنها در اختیار متخصصین قرار می‌دهد.

WGS، تمام نوکلئوتیدهای DNA افراد را تعیین کرده و مشکلات هر ناحیه را به آسانی شناسایی و نمایش می‌دهد. حدود 5 درصد از سه میلیارد جفت باز از DNA موجود در بدن انسان به پروتئین‌های مختلف تبدیل می‌شوند. جهش در هر یک از این پروتئین‌ها، باعث ایجاد اختلال و بیماری‌های گوناگون در بدن انسان می‌شود. حال برای اطلاعات بیشتر در این حوزه نیز میتوانید مقاله‌ی سایت illumina با عنوان

Introduction to NGS (Learn how the technology works and what it can do for you)

را با کلیک کردن بر روی این لینک مطالعه کنید.

روش توالی‌یابی ژنوم

در روش توالی‌یابی ژنوم اولین مرحله، انتخاب سلول مورد نظر و نمونه است. مو، سلول‌های مغز استخوان، بزاق و سلول‌های اپیتلیال از جمله نمونه‌هایی هستند که در این تکنیک مورد استفاده قرار می‌گیرد. در ابتدا از روی نمونه ژنوم با استفاده از PCR، تکثیر انجام می‌شود. بعد از انجام یک واکنش تفکیکی با استفاده از NTP ، ژل را در چهار بازه DNA ران می‌کنند و سپس از قسمت پایین زنجیره، توالی‌ها را می‌خوانند. گام دوم، نشاندار کردن فرآورده‌های حاصل از واکنش تفکیکی، توسط روش‌های فلوئورسانس و رادیو اکتیو است. سپس آنالیز محصولات تحت تابش لیزر انجام می‌گیرد.

مزایای توالی‌یابی کل ژنوم

استفاده از تکنیک توالی‌یابی کل ژنوم طیف گسترده‌ای را شامل می‌شود از جمله:

• تعیین نرخ جهش
• مطالعات ژنومی و کاربردهای تشخیصی
• شناسایی انواع جهش‌های بیماری زا
• مشخص نمودن موقعیت ژنتیکی فرد بیمار و ناقل
• تعیین چگونگی حالات جنین قبل و بعد از تولد
• شناسایی اثر انگشت

از مزایای تکنیک توالی‌یابی نسل جدید می‌توان به دقت فوق العاده بالا، بررسی و تحلیل تمام قسمت‌های ژنوم و استفاده برای تعداد زیادی از بیماری‌ها، اشاره کرد.

پیش‌نیازهای یادگیری توالی‌یابی کل ژنوم

از آنجایی که در بحث توالی‌یابی، با یک حجم زیاد از داده‌ها سروکار داریم، برای آنالیز این حجم از داده‌ها نیازمند برنامه‌نویسی هستیم. در این راستا، یکی از زبان‌های برنامه‌نویسی مهمی که پکیج‌های مختلفی در بحث توالی‌یابی در اختیار ما قرار میدهد، زبان برنامه‌نویسی R میباشد. دقت کنید که بدون فراگیری برنامه‌نویسی عملا امکان آنالیز داده‌های توالی‌یابی را نخواهید داشت.

حال کمپ بیوانفورماتیک در همین راستا دوره‌ی برنامه‌نویسی R با رویکرد بیوانفورماتیکی را برای شما تدارک دیده است، شما میتوانید برای اطلاع از جزئیات این دوره، روی لینک زیر کلیک کنید.

دوره‌ی آموزشی برنامه‌نویسی R با رویکرد بیوانفورماتیکی