تیم تحقیقاتی در حال توسعه نرم افزاری هستند که زمان و هزینه تعیین توالی ژن را کاهش می دهد


اعتبار: دامنه عمومی CC0

گروهی از محققان در دانشگاه جان هاپکینز نرم افزار جدیدی را تولید کرده اند که می تواند انقلابی در نحوه توالی DNA ایجاد نگاشت از ژنوم مخمر گرفته تا ژن سرطان بسیار سریعتر و ارزان تر ایجاد کند.

این نرم افزار با جزئیات در مقاله منتشر شده در بیوتکنولوژی طبیعی ، می تواند با دستگاه های تعیین توالی قابل حمل برای تسریع در انجام آزمایش های ژنتیکی و تشخیص در خارج از آزمایشگاه ها مورد استفاده قرار گیرد. این فناوری جدید ژنهای خاصی را بدون تهیه نمونه و بدون نیاز به نقشه برداری از مواد ژنتیکی اطراف ، طبق روشهای استاندارد ، هدایت ، جمع آوری و توالی می دهد.

مایکل سی شاتز ، دانشیار محترم علوم کامپیوتر و زیست شناسی در بلومبرگ و نویسنده ارشد مقاله ، گفت: “من فکر می کنم این روش برای تعیین توالی DNA برای همیشه تغییر خواهد کرد.”

روند جدید زمان لازم برای مشخصات جهش های ژنی را از 15 روز یا بیشتر به فقط سه روز کاهش می دهد. این به دانشمندان اجازه می دهد تقریباً بلافاصله شرایط را درک و تشخیص دهند ، در حالی که با از بین بردن آماده سازی و تجزیه و تحلیل بیشتر ، در وقت و هزینه صرفه جویی می کنیم.

شاتز با بیان اینکه سازگار است ، گفت: “ده ها ژن در ژنومیک سرطان وجود دارد که خطر ابتلا به سرطان را افزایش می دهند ، اما با تعیین توالی استاندارد ، شما باید کل ژنوم را توالی یابی کنید تا حساب این چند ژن باشد.” تعیین توالی به محققان این امکان را می دهد تا “مولکولهایی را که می خواهیم بخوانیم و از بین می روند انتخاب و انتخاب کنند.”

شاتز برای ارائه ایده ای در مورد سرعت این ترتیب در تسلسل سرعت ، آن را به یافتن فیلمی در Netflix پیوند داد. روش توالی سنجی قدیمی و استاندارد ، کسی را مجبور می کند که هر ثانیه از هر فیلم را در Netflix ببیند تا آنچه می خواهد را پیدا کند. در عوض ، توالی سازگار با شناسایی سریع فیلم های ناخواسته و پرش به ضبط بعدی ، ساعت ها تماشای محتوای نامناسب را از بین می برد.

الگوریتم نرم افزار منبع آزاد توسط نویسنده اصلی ، سام كواكا ، دانشجوی دكترا در دانشگاه هاپكینز نوشته شده است. نام کوتاه شده آن ، UNCALLED ، به معنی ابزاری برای تراز کنونی نانوپور با مناطق وسیع DNA است.

كواكا گفت ، كدگذاري ، توسعه و آزمايش نرم افزار دو سال و يك سال ديگر به طول انجاميد تا نتايج قابل شايعي براي چاپ فراهم شود.

وی افزود: “UNCALLED امکان انعطاف پذیری بی سابقه ای را در توالی هدف فراهم می كند.” “این واقعیت که این یک ابزار کاملاً نرم افزاری است به این معنی است که محققان می توانند هر منطقه ژنومی را بدون هیچ هزینه اضافی در مقایسه با یک چرخه توالی عادی هدف قرار دهند و آنها فقط با اجرای یک دستور دیگر می توانند اهداف را به راحتی تغییر دهند.”

این فرآیند ، مولکول های DNA را هنگام عبور از سوراخ های کوچک الکتریکی یا “نانوحفره ها” در داخل دستگاه هایی به نام توالی یابهای منفذی ، که نسخه های هوشمند و بزرگ گوشی تلفن های بزرگ در آزمایشگاه ها هستند ، شناسایی می کند. این نرم افزار داده ها را می خواند و آنها را در برابر توالی مرجع یک ژنوم خاص در کسری از ثانیه بررسی می کند. مولکولهای مورد نظر اجازه عبور از منافذ را دارند تا به طور کامل نقشه برداری شوند. اما اگر یک مولکول ناخواسته پیدا شود ، این نرم افزار با بیرون انداختن فیزیکی مولکول ، ولتاژ موجود در نانو منافذ را معکوس می کند تا جایی برای مولکول بعدی ایجاد شود.

شاتز توضیح می دهد: “این مانند دروازه بان یک کلوپ شبانه است که به مهمانان این لیست اجازه می دهد وارد شوند در حالی که بقیه کارها را با Taser رد می کند.”

تیم تحقیقاتی دو نمایش در UNCALLED انجام داد.

اولین مورد نشان داد که این نرم افزار قادر است توالی یابی 148 ژن را که به عنوان افزایش خطر ابتلا به سرطان شناخته می شوند ، بهبود بخشد ، با پروفایل سریع و دقیق همه انواع آنها فقط با یک بار عبور از یک ترتیب سنج قابل حمل. این نرم افزار امکان فهرست بندی ده ها جهش ساختاری پیچیده در ژن های سرطانی را که عملکرد استاندارد از دست می دهند در زمان واقعی فراهم کرد.

این تیم سپس نشان می دهد که چگونه این نرم افزار می تواند گونه های خاصی را که به طور مرتب از محیط جمع آوری شده اند انتخاب کند ، مانند میکروب هایی که روی پوست زندگی می کنند یا آنهایی که در آب دریاچه هستند. با رد مولکولهای موجود در میکروبهای شناخته شده (مانند E. coli) ، این نرم افزار قادر است مولکولهای باقیمانده را به طور موثر توالی یابی کند ، ژن مخمر کمتر شناخته شده را نشان دهد.

UNCALLED می تواند بدون نیاز به معرفهای خاص یا شتاب دهنده با سخت افزار استاندارد مورد استفاده برای تعیین توالی نانو حفره ها کار کند. انتخاب ژن یا ژنوم برای توالی در نرم افزار کاملاً کنترل شده است و در هر زمان قابل تغییر است.


روش جدید اسکن DNA می تواند منجر به تشخیص سریعتر سرطان و بیماری های نادر شود


اطلاعات بیشتر:
سام كواكا و همكاران ، توالي هدفي نانوپورها با نقشه برداري زماني يك سيگنال الكتريكي خام با UNCALLED ، بیوتکنولوژی طبیعی (2020) DOI: 10.1038 / s41587-020-0731-9

تهیه شده توسط دانشگاه جان هاپکینز

نقل قول: تیم تحقیقاتی نرم افزاری را توسعه می دهد که زمان و هزینه تعیین توالی ژن را کاهش می دهد (2020 ، 3 دسامبر) ، استخراج شده در 3 دسامبر 2020 از https://phys.org/news/2020-12-team-software- تعیین توالی ژن. html

این برگه یا سند یا نوشته تحت پوشش قانون کپی رایت است. به جز هر معامله عادلانه ای به منظور معاینه خصوصی یا تحقیق ، هیچ بخشی بدون اجازه کتبی قابل تولید نیست. این محتوا فقط برای اطلاع رسانی ارائه شده است.




منبع: moshaverh-news.ir

دیدگاهتان را بنویسید

Comment
Name*
Mail*
Website*