ПОКОЛЕНИЯ МЕТОДОВ СЕКВЕНИРОВАНИЯ ДНК (ОБЗОР)

Автор: 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.

Еще

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

Еще

Короткий адрес: https://sciup.org/142224605

IDR: 142224605 | DOI: 10.18358/np-30-4-i320

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

Статья научная