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Le prochain ordonnancement Prochain-GEN

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Les technologies complémentaires combinent avec l'ordonnancement de la deuxième génération dans le combat contre le cancer et d'autres maladies.

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Les avances dans l'ordonnancement de la deuxième génération (NGS) ont abaissé le coût d'ordonnancement, permettant une augmentation dramatique du nombre d'études à travers les champs de la recherche fondamentale, de la recherche appliquée et des diagnostics moléculaires.

Cependant, avec des technologies de NGS, l'ordre et le finissage de génome est long et coûteux. les techniques Prochain-GEN se fondent sur court-lisent les données qui sont difficiles d'assembler, ayant pour résultat des lacunes de données, la déviation d'alignement et des ordres incorrects. Les ordres contigus de l'ADN représentant une séquence consensus assemblée à partir du short de recouvrement lit s'appellent les contigs. Contigs s'est réuni à partir du short lit le résultat dans les représentations inachevées. En l'absence d'information structurale à longue portée, les technologies prochain-GEN sont limitées à l'analyse des variantes courtes d'ordre. Là où les plates-formes de NGS fournissent court-a lu l'information d'ordre permettant l'arrangement de petites variantes, des technologies additionnelles est exigé pour fournir les informations structurales à longue portée qui sont importantes dans l'étude des maladies, telles que le cancer.

Beaucoup de types de changements de gène peuvent se produire dans le cancer, des variantes de nucléotide ou des mutations ponctuelles simples à de grandes anomalies structurales résultant des points de rupture entre les chromosomes multiples, souvent des centaines de bases aux dizaines de milliers de bases dans la longueur. Les variantes structurales incluent les variantes, les duplications et les suppressions de nombre de copie qui changent le nombre de copies d'un segment du génome aussi bien que les remises en ordre équilibrées, les inversions et les translocations qui ne changent pas le nombre de copie du génome. Une caractéristique bien connue des génomes de cancer est qu'elles sont fréquemment changées en leur structure chromosomique par des insertions, des suppressions, des translocations et des inversions des segments chromosomiques. Ces variations structurales à grande échelle changent les gènes des manières qui peuvent être critiques au début du cancer et de sa progression.

Nouvelle technologie

Les technologies pour étudier des variantes structurales se sont améliorées spectaculairement depuis 2004. Au commencement, seulement des variantes assez grandes être visualisé directement sur des chromosomes ont été étudiées utilisant des techniques cytogénétiques telles que la peinture in-situ fluorescente d'hybridation (POISSON) et de chromosome. En 2004, l'utilisation des techniques microarray-basées telles que l'hybridation genomic comparative de rangée (aCGH) a permis la première étude génome-large des variantes structurales dans le génome humain. Cependant, parce que l'aCGH mesure le rapport de nombre de copie (différence entre l'essai et le génome de référence), il est seulement utile pour détecter des variantes de nombre de copie (des insertions et des suppressions). C'est une grande limitation. Les systèmes de NGS approchent l'identification des variantes structurales par de ordonnancement de novo et ensemble d'un génome ou par resequencing et comparaison à un génome de référence. De novo que les approches souffrent du court-a lu des longueurs, insuffisantes pour enjamber de grandes variantes structurales, même avec l'assurance très élevée. Approches de Resequencing, ou alignement ? lit ? à un génome de référence, souffrez des issues semblables comme l'approche de de novo en raison de court-a lu et la production de lit avec des erreurs d'ordonnancement aussi bien que des références incorrectes. Comme Evan Eichler remarquable dans un article de méthodes de nature en 2012 ? L'ordonnancement de prochaine génération indique la nouvelle variation, mais a-t-il gagné ? t puisse trouver tout ? il fournit toujours beaucoup d'objets façonnés qui peuvent envoyer des chercheurs sur des poursuites vaines sauvages, et donnent-ils sur beaucoup de variantes. ?

Pour combattre ceci, Nabsys a développé une mesure à semi-conducteur de différentes molécules d'ADN, semblable à un morceau électronique d'ordinateur trouvé sur les appareils électroniques commerciaux, à moins que les molécules d'ADN traversent physiquement le morceau et soient lues électroniquement pendant qu'elles passent. L'ADN transfère par le nanochannel à un taux d'un million de bases par seconde, par canal. La détection électronique utilise des marqueurs ou des étiquettes placés à intervalles au-dessous de la limite de diffraction de la lumière. La technologie offre une approche efficace pour créer les cartes de position génome-larges pour valider court-a lu les contigs assemblés, facilite dans l'ordre l'ensemble de prochain-GEN ordonnançant des données ou pour identifier et analyser des anomalies structurales. Le cadre semi-conducteur-basé signifie que la technologie est extensible et peut être produite en série, autre le prolongeant de la recherche genomic dans des diagnostics moléculaires et des applications champ-déployables, telles que la surveillance de manifestation et la sécurité alimentaire. Le plus grand avantage à l'approche est la capacité d'utiliser la longueur relevée par échantillon des dizaines de milliers aux centaines de milliers de bases dans la longueur.

Cancer et cytogénétique

L'étude du cancer demeure provocante en raison de deux caractéristiques principales des génomes de cancer ? aneuploidie et hétérogénéité. Les génomes aneuploïdes résultent des nombreuses duplications, suppressions et remises en ordre chromosomiques qui se produisent, causant la variation dans le nombre de copies des régions spécifiques des chromosomes ou des chromosomes entiers. Souvent, ces remises en ordre sont petites et difficiles à identifier par des technologies courantes. Au lieu de cela, une plus nouvelle technique qui fournit long-lisent la longueur de plus considérablement le Kb que 200 doit être utilisée. En traitant des génomes d'aneuploidie, ce genre de technique peut fournir les données qui enjambent beaucoup de remises en ordre structurales à grande échelle.

Le deuxième facteur affectant la recherche est que le cancer est, par la nature, un mélange hétérogène des cellules (normales et cancéreuses) avec les chromosomes et potentiellement les cellules standard de tumeur. Approches courantes au génome de cancer ordonnançant l'essai pour détecter des variantes structurales en cellules cancéreuses d'une population mélangée des cellules. Cette approche prouve difficile pour identifier des mutations somatiques et plus difficile pour les mutations qui sont rares dans la population des cellules de tumeur. Mais la technologie complémentaire de NGS offre la véritable détection simple de molécule, avec la capacité de prendre un signal moyen d'un grand nombre de molécules d'ADN et d'obtenir un signal d'une molécule simple d'ADN, de ce fait caractérisant l'hétérogénéité qui pourrait être dans l'échantillon mélangé.

La cytogénétique est l'étude des structures de chromosome et des aberrations genomic qui causent la maladie. Le nombre et l'aspect de chromosomes ont été traditionnellement analysés par karyotyping, une méthode de souiller des chromosomes avec le colorant pour créer des modèles des bandes légères et foncées qui peuvent être vues sous un microscope fluorescent. Bien que karyotyping soit considéré l'étalon or en cytogénétique, la technologie peut être longue, chère, subjective et a la résolution pauvre. Le POISSON a été développé comme adaptation de la cytogénétique classique qui emploie les sondes visées pour analyser des événements chromosomiques spécifiques. Comparé à karyotyping, le POISSON a une résolution plus élevée et des délais plus courts ; cependant, des informations importantes sur le génome entier sont manquées puisque seulement des endroits visés sont sondés. Depuis 2010, les cytogeneticists avaient remplacé karyotyping conventionnel et PÊCHENT des panneaux avec les diagnostics microarray-basés qui emploient des sondes d'ADN liées aux plaques en verre pour analyser des chromosomes. la technologie genomic comparative Ranger-basée d'hybridation (aCGH) offre un essai semi-automatisé pour le criblage génome-large, de résolution et de régions spécifiques a couvert la personne à charge sur le nombre et la nature des sondes sur la rangée. Mais, l'aCGH a plusieurs inconvénients, y compris l'incapacité d'analyser tous les types des variations genomic (par exemple, translocations équilibrées) et d'en raison à basse résolution du nombre limité, de la longueur et de l'espacement de sondes sur la rangée.

Nabsys se développe ? karyotyping électronique ? comme outil diagnostique moléculaire pour remplacer des technologies cytogénétiques existantes dans une analyse simple. L'approche karyotyping électronique est l'identification que les cartes électroniques des positions de sonde produites par l'ordonnancement de Nabsys Positional sont simplement des modèles qui sont directement analogues aux modèles de la souillure chromosomique utilisé pour karyotyping ? pourtant avec une résolution beaucoup plus élevée, et produit en quelque sorte qui est entièrement automatisée, un rapid, relativement peu coûteux et complètement objectifs. Chaque région chromosomique aura un modèle distinct de l'attache de sonde et un profil électronique correspondant qui peut être utilisée de la même manière variation structurale à grande échelle est visualisé avec karyotyping traditionnel.

L'arrangement amélioré des mécanismes derrière les maladies telles que le cancer s'améliorera considérablement de même que fait notre capacité d'étudier et comprendre la création et la fonction des variations structurales à grande échelle de ces secteurs de la maladie. Semblable comment l'arrivée des microarrays d'ADN s'est spectaculairement améliorée à notre arrangement des variantes structurales de petite taille par l'association génome-large étudie (GWAS), les technologies qui permettent l'analyse directe de l'échantillon très grand relèvent des longueurs et peuvent produire de l'information à plus grande portée de concert avec des données courantes de NGS, permettront des études de GWAS des variantes structurales à grande échelle dans le génome humain.

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