ПОКОЛЕНИЯ МЕТОДОВ СЕКВЕНИРОВАНИЯ ДНК (ОБЗОР)

А. Г. Бородинов; В. В. Манойлов; И. В. Заруцкий; А. И. Петров; В. Е. Курочкин

doi:10.18358/np-30-4-i320

Научные статьи \ Математика. Естественные науки \ Химия. Кристаллография. Минералогия \ Аналитическая химия

ПОКОЛЕНИЯ МЕТОДОВ СЕКВЕНИРОВАНИЯ ДНК (ОБЗОР)

А. Г. Бородинов В. В. Манойлов И. В. Заруцкий А. И. Петров В. Е. Курочкин

Журнал: Научное приборостроение @nauchnoe-priborostroenie

Рубрика: Приборостроение физико-химической биологии

Статья в выпуске: 4 т.30, 2020 года.

Бесплатный доступ

C момента разработки Фредериком Сэнгером и его коллегами революционного метода секвенирования ДНК прошло несколько десятилетий. Это исследование дало толчок усовершенствованию новых методов, которые открыли большие возможности для недорогого и быстрого секвенирования ДНК. После проекта "Геном человека" временной интервал между технологиями секвенирования начал сокращаться, в то время как объем научных знаний продолжал расти в геометрической прогрессии. Вслед за секвенированием Сэнгера, рассматриваемым как первое поколение, последовательно в практику были введены новые поколения секвенирования ДНК. Развитие технологий секвенирования следующего поколения (NGS) внесло существенный вклад в эту тенденцию за счет снижения затрат и получения массивных данных секвенирования. К настоящему времени выделяют три поколения технологий секвенирования. Секвенирование второго поколения, которое в настоящее время является наиболее часто используемой технологией NGS, состоит из этапов подготовки библиотеки, амплификации и секвенирования, в то время как при секвенировании третьего поколения отдельные нуклеиновые кислоты секвенируются напрямую, чтобы избежать систематических ошибок и иметь более высокую пропускную способность. Развитие новых поколений секвенирования позволило преодолеть ограничения традиционных методов секвенирования ДНК и нашло применение в широком спектре приложений молекулярной биологии. С другой стороны, с развитием технологий следующих поколений возникает множество технических проблем, которые необходимо глубоко анализировать и решать. Каждое поколение и платформа секвенирования в силу своего методологического подхода имеет характерные преимущества и недостатки, которые определяют пригодность для тех или иных приложений. Таким образом, оценка этих характеристик, ограничений и потенциальных приложений помогает сформировать направления дальнейших исследований технологий секвенирования.

секвенирование нуклеиновых кислот \ исследования генома \ поколения технологий секвенирования ДНК \ направления исследований технологий \ nucleic acid sequencing \ genome research \ generations of DNA sequencing technologies \ directions of sequencing technologies research

Список литературы ПОКОЛЕНИЯ МЕТОДОВ СЕКВЕНИРОВАНИЯ ДНК (ОБЗОР)

1. Maxam A.M., Gilbert W. A new method for sequencing
DNA // Proc Natl Acad Sci USA. 1977. Vol. 74, no. 2.
P. 560–564. DOI: 10.1073/pnas.74.2.560
2. Gaastra W. Chemical cleavage (Maxam and Gilbert) method for DNA sequence determination // Methods Mol
Biol. 1985. Vol. 2. P. 333–341. DOI: 10.1385/0-89603-
064-4:333
3. Принцип секвенирования ДНК по Максаму-Гилберту.
URL: http://enc.sci-lib.com/article0001457.html
4. Sanger F., Air G.M., Barrell B.G., Brown N.L., Coulson A.R., Fiddes J.C. et al. Nucleotide sequence of bacte-
А. Г. БОРОДИНОВ, В. В. МАНОЙЛОВ, И. В. ЗАРУЦКИЙ, А. И. ПЕТРОВ, В. Е. КУРОЧКИН
НАУЧНОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ, 2020, том 30, № 4
18
riophage φX174 DNA // Nature. 1977. Vol. 265(5596).
P. 687–695. DOI: 10.1038/265687a0
5. Slatko B.E., Albright L.M., Tabor S., Ju J. DNA sequencing by the dideoxy method // Curr Protoc Mol Biol. 1999.
Vol. 47, is.1. P. 7.4A.1–7.4A.39.
DOI: 10.1002/0471142727.mb0704as47
6. Men A.E., Wilson P., Siemering K., Forrest S. Sanger
DNA sequencing // Next generation genome sequencing:
towards personalized medicine / Janitz M. (ed). 1st edn.
Wiley-VCH Verlag GmbH & Co, Weinheim, 2008. URL:
https://application.wileyvch.de/books/sample/3527320903_c01.pdf
7. Karki G. Sanger’s method of gene sequencing. 2017.
URL: https://www.onlinebiologynotes.com/sangersmethod-gene-sequencing/
8. Wallis Y., Morrell N. Automated DNA sequencing // Methods Mol Biol. 2011. Vol. 688. P. 173–185. DOI:
10.1007/978-1-60761-947-5_12
9. Sanger DNA Sequencing Steps and Method. URL:
https://www.sigmaaldrich.com/technicaldocuments/articles/biology/sanger-sequencing.html
10. Ravi I., Baunthiyal M., Saxena J. Advances in biotechnology. Springer, New York, 2014. URL:
https://www.springer.com/gp/book/9788132215530
11. Harrington C.T., Lin E.I. et al. Fundamentals of pyrosequencing // Arch Pathol Lab Med. 2013. Vol. 137, no. 9.
P. 1296–1303. DOI: 10.5858/arpa.2012-0463-RA
12. Mardis E.R. Next-generation DNA sequencing methods //
Annual Review of Genomics and Human Genetics. 2008.
Vol. 9. P. 387–402.
DOI: 10.1146/annurev.genom.9.081307.164359
13. Dewey F.E., Pan S. et al. DNA sequencing: clinical applications of new DNA sequencing technologies // Circulation. 2012. Vol. 125, no. 7. P. 931–944. DOI:
10.1161/CIRCULATIONAHA.110.972828
14. Voelkerding K.V., Dames S.A., Durtschi J.D. Nextgeneration sequencing: from basic research to diagnostics // Clin Chem. 2009. Vol. 55, no. 4. P. 641–658. DOI:
10.1373/clinchem.2008.112789
15. Ansorge W.J. Next-generation DNA sequencing techniques // New Biotechnol. 2009. Vol. 25, no. 4. P. 195–
203. DOI: 10.1016/j.nbt.2008.12.009
16. Guzvic M. The history of DNA sequencing // J Med Biochem. 2013. Vol. 32, no. 4. P. 301–312. DOI:
10.2478/jomb-2014-0004
17. Buermans H.P.J., den Dunnen J.T. Next generation sequencing technology: advances and applications // Biochim Biophys Acta (BBA). 2014. Vol. 1842, no. 10.
P. 1932–1941. DOI: 10.1016/j.bbadis.2014.06.015
18. Heather J.M., Chain B. The sequence of sequencers: the
history of sequencing DNA // Genomics. 2016. Vol. 107,
no. 1. P. 1–8. DOI: 10.1016/j.ygeno.2015.11.003
19. Huang Y., Chen S., Chiang Y., Chen T., Chiu K. Palindromic sequence impedes sequencing-by-ligation mechanism // BMC Systems Biology. 2012. Vol. 6. S10.
DOI: 10.1186/1752-0509-6-S2-S10
20. Kchouk M., Gibrat J.-F., Elloumi M. Generations of sequencing technologies: from first to next generation // Biol Med. 2017. Vol. 9, no. 3. URL:
https://www.researchgate.net/publication/317594687_Genera
tions_of_Sequencing_Technologies_From_First_to_Next_
Generation
21. Golan D., Medvedev P. Using state machines to model
the Ion Torrent sequencing process and to improve read
error rates // Bioinformatics. 2013. Vol. 29, no. 13.
P. i344–i351. DOI: 10.1093/bioinformatics/btt212
22. Ambardar S., Gupta R. et al. High throughput sequencing: an overview of sequencing chemistry // Indian J Microbiol. 2016. Vol. 56, no. 4. P. 394–404. DOI:
10.1007/s12088-016-0606-4
23. Радько С.П., Курбатов Л.К., Птицын К.Г., Киселёва
Я.Ю., Пономаренко Е.А., Лисица А.В., Арчак А.И.
Перспективы использования секвенаторов третьего
поколения для количественного профилирования
транскриптома // Biomedical Chemistry: Research and
Methods. 2018. Vol. 1, no. 4. e00086.
DOI: 10.18097/BMCRM00086
24. Ari Ş., Arikan M. Next-generation sequencing: advantages, disadvantages, and future // Plant omics: trends and
applications. Springer, Berlin, 2016. P. 109–135. URL:
https://www.springer.com/gp/book/9783319317014
25. Ardui S., Ameur A., Vermeesch1 J.R., Hestand M.S. Single
molecule real-time (SMRT) sequencing comes of age:
applications and utilities for medical diagnostics //
Nucleic Acids Research. 2018. Vol. 46, no. 5. P. 2159–
2168. DOI: 10.1093/nar/gky066
26. Branton D., Deamer D., Marziali A., Bayley H., Benner S., et al. The potential and challenges of nanopore
sequencing // Nat Biotechnol. 2008. Vol. 26, no. 10.
P. 1146–1153. DOI: 10.1038/nbt.1495
27. Lu H., Giordano F., Ning Z. Oxford Nanopore MinION
sequencing and genome assembly // Genomics Proteomics
Bioinformatics. 2016. Vol. 14, no. 5. P. 265–279. DOI:
10.1016/j.gpb.2016.05.004
28. Deamer D., Akeson M., Branton D. Three decades of nanopore sequencing // Nat Biotechnol. 2016. Vol. 34, no. 5.
P. 518–524. DOI: 10.1038/nbt.3423

Еще

ПОКОЛЕНИЯ МЕТОДОВ СЕКВЕНИРОВАНИЯ ДНК (ОБЗОР)

Похожие статьи в разделе Аналитическая химия

Список литературы ПОКОЛЕНИЯ МЕТОДОВ СЕКВЕНИРОВАНИЯ ДНК (ОБЗОР)