Dilyniant yw ... Segmenting gan Sanger

Mae'n hysbys bod genome dynol yn cynnwys pedair "llythyr". Maent wedi'u dynodi'n amodol fel A, C, G a T. Hynny yw, mae'r genom dynol yn cynnwys moleciwlau o bedwar math yn gyfan gwbl - adenin, cytosin, guanîn a thymin. Nid yw'r nifer fwy o gromosomau yn yr genynnau yn dystiolaeth o ddatblygiad mwy. Mae'n sôn yn unig am nifer y bygythiadau a'r siocau y mae rhywogaethau biolegol un arall yn llwyddo i basio. Pa wybodaeth sydd wedi'i chynnwys yn y DNA a pha ddulliau y mae'n bosibl dadfennu cynnwys y genom dynol?

Amcanion Ymchwil Genetig

Mae dilyniant cyflawn y genome yn eich galluogi i ddarllen holl ddilyniannau'r "llythyrau" hyn. Mae'n eich galluogi i adnabod genynnau anhysbys a gwneud therapi meddygol mor effeithiol â phosib. Dyna pam mai un o'r gwasanaethau meddygol mwyaf poblogaidd (wrth gwrs, ymysg y rhai sy'n gallu ei fforddio) yw dilyniant. Mae diabetes, tiwmorau malignus a chlefyd y galon - gall rhagdybiaeth i'r clefydau hyn ddatgelu'r weithdrefn ar gyfer dadgodio DNA. Yn seiliedig ar y rhagfynegiadau a dderbyniwyd, mae gan berson y cyfle i addasu ei ffordd o fyw, lleihau ffactorau amgylcheddol anffafriol. Felly, mae rhai ymchwilwyr yn argyhoeddedig y dylai dilyniant cyflawn y genome fod yn rhan o ymchwil orfodol o blant newydd-anedig.

Hanes y prosiect

Lansiwyd y prosiect ar gyfer dadgodio'r genome yn y 90au cynnar. Er mwyn i ddadgodio cyflawn y genome ddigwydd, fe gymerodd tua pymtheng mlynedd. Mae'r prosiect gwyddonol hwn wedi uno o'i gwmpas gwyddonwyr o wledydd gwahanol - Tsieina, yr Almaen, Ffrainc, Japan. Ar ddechrau'r mileniwm newydd, cyhoeddodd Bill Clinton a Tony Blair yn swyddogol fod "drafft" y genom wedi'i gwblhau. Yn 2006, cyhoeddodd Natur Publishing house wybodaeth y cafwyd dilyniant y cromosom olaf. Hefyd ar y farchnad o wasanaethau genetig ymddangosodd dilyniant exome - y broses o benderfynu ar yr ardaloedd a ddifrodwyd yn y moleciwl DNA. Credai'r gymdeithas ei fod ar drothwy cyfnod newydd.

Beth yw dilyniant?

Dilyniant yw'r cam olaf yn y dadansoddiad o'r genom dynol. Cyn hyn, mae camau dilynol: mae'r deunydd yn cael ei ddewis a'i glonio. A hefyd mae profion rhagarweiniol o safle DNA trwy ddulliau mwy syml yn digwydd. Dilyniant yw'r penderfyniad terfynol ar ddilyniant niwcleotid molecwl DNA. Yn gyffredinol, mae dwy ffordd i'r astudiaeth genetig hon: yn gyntaf, defnyddir y dull Maxam-Gilbert. Mae'n seiliedig ar y dulliau o rannu moleciwl DNA ar un sylfaen. Mae ffordd haws, sy'n cael ei ddefnyddio yn fwy aml yn ymarferol. Dyma'r dull dideoxy a elwir yn hyn o beth, neu ddilyniant gan Sanger.

Camau datod y genome gan Sanger

Mae'r dull olaf hwn yn cynnwys y camau ymchwil canlynol:

• Mae'r darn a astudiwyd o'r molecwl DNA yn hbridu â'r primer;
• Mae synthesis ensymatig o'r moleciwl yn digwydd;
• Y cam nesaf mae'r deunydd yn destun electrofforesis;
• Ac, yn olaf, mae'r canlyniadau yn cael eu dadansoddi gan genetegwyr ar awtograff radio.

Mae'r rhan fwyaf o'r dyfeisiau hyn yn gallu adnabod hyd at 300 o fandiau yn y moleciwl DNA.

Y broses o ddadgodio DNA gan Sanger

Y dull cychwynnol o ddilyniant, y gallai gwyddonwyr ei ddefnyddio i brosesu genomau, oedd dilyniant gan Sanger (dilyniant Sanger). Mae hanfod y peth fel a ganlyn: Clonir DNA, ac yna mae'r gymysgedd sy'n deillio o hyn wedi'i rhannu'n bedair rhan. Rhoddir pob un ohonynt mewn ateb arbennig, lle mae'r sylweddau canlynol yn bresennol:

• Moleciwlau polymerase DNA;
• Gorchuddion sy'n cyfrannu at y broses ail-ddyblygu;
• Cymysgedd o bedwar copi o niwcleotidau;
• Amrywiadau unigol o hyn gan niwcleotidau.

Felly, mae dadgodio'r genome gan Sanger bron yn union yr un fath â'r broses o glonio DNA dynol. Mae'r prosesau hyn yn wahanol yn unig gan fod yr elfennau ffug yn cael eu cymysgu i niwcleotidau.

Y broses dadgodio heddiw

Nawr mae dull dilyniant Sanger wedi'i awtomeiddio'n llwyr. Fe'i cynhelir ar offer arbennig - mae'r peiriannau hyn yn cael eu galw'n ddilynwyr. Cynhelir adweithiau cemegol mewn un tiwb. Mae'r canlyniadau a gafwyd o ganlyniad i ddehongliad Sanger yn cael eu dadansoddi gan ddefnyddio technoleg gyfrifiadurol. Gall dilynwyr modern "ddarllen" wybodaeth o 600-1000 niwcleotidau ar yr un pryd. Gyda chymorth awtomeiddio, mae'r broses ddilyniant bellach yn llawer cyflymach nag o'r blaen.

A fydd yn fforddiadwy?

Nawr, y gwledydd blaenllaw sy'n cynhyrchu dilyniant DNA yw Tsieina ac Unol Daleithiau America. Maent mewn sefyllfa o gystadleuaeth - bydd y wlad a fydd yn gallu dadfennu'r genom dynol yn gyntaf, ar ôl treulio llai na chant o ddoleri arno, yn ennill. Cwmni ymchwil Americanaidd o'r enw Ilumina yw prif wrthwynebydd Tsieina yn y mater hwn. Prynodd gwyddonwyr Tsieineaidd yn 2010 offer o'r radd flaenaf, a oedd yn caniatáu iddynt feddiannu'r swyddi blaenllaw yn y farchnad ar gyfer gwasanaethau dilyniant genome dros y blynyddoedd. Ond, yn gyntaf, mae'r dyfeisiau hyn wedi dod yn anochel yn anfodlon, ac, yn ail, mae'r gwasanaeth ar gyfer dadgryptio DNA yn dod yn fwy a mwy rhad. Nawr, nid yw Tsieina am wario eisoes yn brin o ddulliau ariannol ar gyfer offer o dramor - penderfynodd gwyddonwyr ddatblygu eu cyfarpar eu hunain. Pwy fydd yn ennill yn y frwydr am arweinyddiaeth - yn dangos y dyfodol. Ond yn barod heddiw mae dadgodio'r genom mewn rhai achosion yn costio mwy na 600 o ddoleri.

A yw dadgenhau genynnau yn ddefnyddiol?

Fodd bynnag, nid yw popeth mor syml yn y mater hwn. Mae rhai ymchwilwyr yn mynnu nad yw dilyniant genynnau yn dod â chymaint o fudd â niwed. A all y broses hon roi rhywbeth i unigolyn yn wirioneddol neu fod yn gyfraniad at wyddoniaeth? Pam mae rhai arbenigwyr yn cyfeirio at ddadgodio DNA yn fwy nag yn feirniadol?

Y ffaith yw nad yw'r dulliau o ddilyniant, o'u safbwynt hwy, yn ddim mwy na ffordd ultramodern dyfalu ar seiliau coffi. Mae'r dyn ei hun yn gyfrifol am gael gwybodaeth am ei genom. Mae cymhellion gwahanol yn gwthio pobl i ateb cwestiynau am eu DNA. Mae rhywun yn ymdrechu fel hyn i wybod ei hun yn well. Mae rhywun yn ceisio amddiffyn eu hunain rhag afiechydon - ac mae'n gwneud popeth i fod yn ddiogel. Fodd bynnag, gall yr ymagwedd hon fod yn hynod o negyddol.

Er enghraifft, mae pobl sy'n dysgu bod ganddynt risg o gael oncoleg, yn ddiweddarach yn dechrau dioddef o iselder difrifol ac yn rhedeg o gwmpas y meddygon yn ddiddiwedd. Ac mae hyn er gwaethaf y ffaith bod hyd yn oed dilyniant llawn yn rhoi canlyniadau sy'n rhagfynegi datblygiad clefydau ofnadwy sydd â risg o 50%. Fodd bynnag, ymhlith cleientiaid y gwasanaethau hyn, mae ton o hysteria yn ymledu yn fwy a mwy. Mae hyn i gyd wedi arwain at y ffaith bod rhai awdurdodau, er enghraifft, yn yr Unol Daleithiau, wedi gosod yn ddifrifol am gyfyngu ar weithgareddau cwmnïau meddygol.

Pasbort genetig - ie neu na?

Yn yr amgylchedd domestig, mae'r mynegiant "pasport genetig" yn fwy poblogaidd. Ond, fel sy'n digwydd yn aml, ni allai gwyddoniaeth ragweld holl ganlyniadau ei gyflawniadau. Wedi'r cyfan, nid yw disgrifio'r "llythyrau" yn gwarantu eto y bydd y "geiriau" ysgrifenedig yn cael eu deall yn gywir. Er enghraifft, nid yw geneteg yn dal i ateb y cwestiwn o faint o genynnau sy'n dal yn y genom dynol. Yn flaenorol credir bod y rhif hwn yn amrywio o 10 mil i 40 mil. Nawr mae ymchwilwyr yn awgrymu bod y rhif hwn yn amrywio o 10 i 25 mil. Yn fwy manwl, mae'n amhosib dweud. Ac mae dilyniant y genom yn un enghraifft o sut mae darganfyddiad gwyddonol yn achosi mwy a mwy o gwestiynau heb eu hateb.

Mae cost dadgodio'r genom bellach tua 1,000 o ddoleri. Fodd bynnag, dim ond ffynhonnell straen ychwanegol sy'n darllen genynnau i lawer. Am eu harian eu hunain, mae cleientiaid yn derbyn canlyniadau o'r fath, ac ni all hynny syrthio i gysgu yn ystod y nos. Mae dilyniant yn astudiaeth sy'n cynnwys cael gwybodaeth am wahanol genynnau. Mae cynnwys yn y "pasport genetig" yn cynnwys genynnau sy'n cymryd rhan yn natblygiad gwahanol glefydau - diabetes, gordewdra, clefydau cardiofasgwlaidd. Nid oes angen i chi fod yn geneteer rhyngwladol i ddeall: gallai'r rhagofynion genynnau fod yn gysylltiedig â'r clefydau hyn, ond mae'r ffordd o fyw y mae rhywun yn ei arwain yn chwarae rhan sylweddol.

Gwallau Posibl

Yn awr, mae llawer o wyddonwyr yn cyfeirio at y ffaith y gellir osgoi gwallau yn aml yn ystod dilyniant. Ac nid yw eu tebygolrwydd yn cael ei fesur gan ddegfed canran, ond gan ganrannau cyfan. Mae eu hymddangosiad yn gysylltiedig â nodweddion arbennig y dechnoleg dadgryptio. Mae dilyniant yn broses y gellir ei gymharu â gwneud copi o ffilm enfawr gyda hyd o filoedd o fframiau. Mae'n bosibl gwneud copïau, na fydd yn hwy na 20 ffram. Er mwyn eu gwneud mor gywir â phosib, cânt eu tynnu "gyda ffin", fel bod segmentau ychwanegol yn gorgyffwrdd â'i gilydd. Gyda dadgodio'r genom dynol yn dal yn fwy anodd - oherwydd hyd y cromosom dynol yw degau a cannoedd o filiynau o lythyrau. Roedd y dasg o gydosod y genom dynol yn eithaf uchelgeisiol i lawer o wledydd. Fodd bynnag, dim ond un casgliad y gellir ei dynnu nawr: casglir y genom gyda nifer fawr o wallau. Efallai yn y dyfodol, bydd gwyddonwyr yn gallu casglu data yn fwy cywir. Ac heddiw mae angen codi'r sefyllfa hon.