Unterschied zwischen Microarray und Next Generation Sequencing

Schlüsseldifferenz - Microarray vs Next Generation Sequencing
 

DNA-Sequenzierungsverfahren werden häufig in den Bereichen Biotechnologie, Virologie, medizinische Diagnose und Forensik eingesetzt. Es ist ein Prozess, der die genaue Reihenfolge der Nukleotide Adenin, Guanin, Thymin und Cytosin innerhalb eines DNA-Moleküls bestimmt. DNA-Sequenzierungsverfahren sind zu einem Beschleuniger für wundersame Entdeckungen in der medizinischen und biologischen Forschung geworden. Diese Sequenzierungsmethoden haben sich bis zur Sequenzierung eines vollständigen Genoms einzelner Organismen, einschließlich des Menschen und anderer lebender Spezies, entwickelt. Microarrays und Next Generation Sequencing sind moderne DNA-Sequenzierungsverfahren. Die Microarray-Technik basiert spezifisch auf Hybridisierung, die eine Reihe bekannter Ziele enthält. Die Sequenzierung der nächsten Generation basiert auf der Synthese (die DNA-Polymerase zum Einbau von Nukleotiden verwendet) und hat die Fähigkeit, das gesamte Genom unabhängig von zuvor ausgewählten Zielen zu sequenzieren. Dies ist der Hauptunterschied zwischen Microarray und Next Generation Sequencing.

INHALT

1. Übersicht und Schlüsseldifferenz
2. Was ist Microarray? 
3. Was ist Next Generation Sequencing?
4. Ähnlichkeiten zwischen Microarray und Next Generation Sequencing
5. Side-by-Side-Vergleich - Microarray vs Next Generation Sequencing in tabellarischer Form
6. Zusammenfassung

Was ist Microarray??

DNA-Microarray wird als Laborinstrument eingesetzt, um Tausende von verschiedenen Genexpressionen gleichzeitig zu identifizieren. Es ist eine feste Oberfläche, d. H. Ein Objektträger, der eine Sammlung von darauf gedruckten mikroskopischen DNA-Punkten enthält. Jeder gedruckte Punkt enthält eine bekannte Gensequenz oder ein Gen. Diese auf den Objektträger aufgedruckten bekannten Sonden dienen als Sonden zum Nachweis der Genexpression. Dies wird als Transkriptom bezeichnet. Die Hybridisierung zwischen zwei DNA-Strängen ist das Hauptprinzip, auf dem Microarrays basieren. Hierbei handelt es sich um die komplementäre Basenpaarung von Nukleinsäuresequenzen unter Bildung von Wasserstoffbrücken.

Abbildung 01: Microarray

Zunächst werden mRNA-Moleküle aus der experimentellen Probe und der Referenzprobe eines gesunden Individuums entnommen. Experimentelle Proben werden von erkrankten Individuen erhalten; Zum Beispiel eine Person, die an Krebs leidet. Sobald sie erhalten sind, werden beide mRNA-Proben in cDNA (komplementäre DNA) umgewandelt. Als nächstes wird jede Probe mit einer Fluoreszenzsonde markiert. Die fluoreszierenden Sonden haben unterschiedliche Farben, um die Proben-cDNA von der Referenz-cDNA zu unterscheiden. Um die Bindung der cDNA-Moleküle an den Microarray-Objektträger zu initiieren, werden die beiden Proben zusammengemischt. Hybridisierung ist der Prozess, bei dem die cDNA-Moleküle an die DNA-Sonden auf dem Microarray-Objektträger gebunden werden. Sobald die Hybridisierung abgeschlossen ist, findet eine Reihe von Reaktionen statt, um die Expression jedes Gens mit dem Auftreten unterschiedlicher Farben entsprechend der Menge des exprimierten Gens zu identifizieren und zu messen. Die Ergebnisse des Microarrays werden zur Erstellung eines Genexpressionsprofils verwendet, mit dem verschiedene Krankheitszustände identifiziert werden können.

Was ist Next Generation Sequencing??

Next Generation Sequencing (NGS) ist eine fortgeschrittene Methode der genetischen Sequenzierung. Sein Prinzip ähnelt dem der Sanger-Sequenzierung, die von der Kapillarelektrophorese abhängt. In NGS wird der genomische Strang fragmentiert und an einen Template-Strang ligiert. Die Basen jedes Strangs werden während des Ligationsprozesses durch die ausgesandten Signale identifiziert. In der Sanger-Sequenzierungsmethode sind drei separate Schritte, Sequenzierung, Trennung und Erkennung, beteiligt. Aufgrund dieser separaten Schritte ist die Automatisierung der Probenvorbereitung im Durchsatz begrenzt. In NGS wird die Technik unter Verwendung von Array-basierter Sequenzierung mit der Kombination der Schritte des Sanger-Sequenzierungsverfahrens entwickelt, wodurch Millionen Reaktionsreihen gleichzeitig ausgeführt werden können. Dies führt zu hoher Geschwindigkeit und Durchsatz bei geringen Kosten.

Abbildung 02: Entwicklungen bei NGS

NGS besteht aus drei Schritten; Bibliotheksvorbereitung (Erstellung von Bibliotheken unter Verwendung der zufälligen Fragmentierung von DNA), Amplifikation (Amplifikation der Bibliothek unter Verwendung klonaler Amplifikation und PCR) und Sequenzierung. Die Genomsequenzierungsprozesse, die extrem lange mit dem Sanger-Sequenzierungsverfahren durchgeführt werden, können mit NGS innerhalb weniger Stunden abgeschlossen werden.

Was ist die Ähnlichkeit zwischen Microarray und Next Generation Sequencing??

• Sowohl Microarray als auch Next Generation Sequencing werden mit Array-basierter Sequenzierung entwickelt.

Was ist der Unterschied zwischen Microarray und Next Generation Sequencing??

Microarray vs Next Generation Sequencing
Microarray ist eine Ansammlung von mikroskopisch kleinen DNA-Spots, die an einer festen Oberfläche befestigt sind und zur Messung des Expressionsniveaus einer großen Anzahl von Genen gleichzeitig verwendet werden.	NGS (Next Generation Sequencing) ist eine nicht-Sanger-basierte Hochdurchsatz-DNA-Sequenzierungstechnologie, mit der Millionen oder Milliarden von DNA-Strängen parallel sequenziert werden können.
Wechselwirkungen mit Antigen
Microarray basiert auf Hybridisierung, die aus einer Reihe bekannter Ziele besteht.	NGS basiert auf einer Synthese, bei der DNA-Polymerase zum Einbau von Nukleotiden verwendet wird, und ist unabhängig von zuvor ausgewählten Zielen.

Zusammenfassung - Microarray vs Next Generation Sequencing

Im Rahmen der Forschung hat sich die DNA-Sequenzierung zu einem wichtigen Beschleuniger entwickelt. Es wird in der Biotechnologie, in der medizinischen Diagnose und in forensischen Studien eingesetzt. Es hat sich zu effizienteren und schnelleren Sequenzierungsverfahren entwickelt und entwickelt. Microarrays und NGS sind zwei fortgeschrittene DNA-Sequenzierungstechniken. Beide werden mithilfe von Array-basierter Sequenzierung entwickelt. Die Microarray-Technik beruht auf Hybridisierung, während NGS auf einer Synthese basiert, bei der DNA-Polymerase zum Einbau von Nukleotiden verwendet wird. Dies ist der Hauptunterschied zwischen Microarray und Next Generation Sequencing.

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Verweise:

1. Bejati, Sam und Patrick S. Tarpey "Was ist Sequenzierung der nächsten Generation?" Archives of Disease in Childhood. Education and Practice Edition, BMJ Publishing Group, Dezember 2013, Hier verfügbar. Abgerufen am 23. August 2017
2. Bumgarner, Roger. „Überblick über DNA-Mikroarrays“. Aktuelle Protokolle in der Molekularbiologie, John Wiley und Sons Inc., 9. Februar 2016, Hier verfügbar. Abgerufen am 23. August 2017.
3. "DNA-Microarray-Technologie". Nationales Humangenomforschungsinstitut (NHGRI), Hier verfügbar. Abgerufen am 23. August 2017.

Bildhöflichkeit:

1. "DNA microarray" Von Guillaume Paumier (Benutzer: guillom) - Eigene Arbeit (CC BY-SA 3.0) über Commons Wikimedia
2. “Entwicklungen in der Sequenzierung der nächsten Generation”Von Nederbragt, Lex (2012) - (CC BY 3.0) über Commons Wikimedia