Современные методы секвенирования ДНК (обзор)
https://doi.org/10.21055/0370-1069-2014-2-73-79
Аннотация
Стремительно развивающиеся технологии секвенирования создали возможность определения нуклеотидной последовательности ДНК полного индивидуального генома человека всего за несколько недель. Производительность некоторых секвенаторов измеряется уже многими сотнями миллиардов пар оснований за рабочий цикл. В обзоре рассмотрены принципы и аналитические возможности современных методов секвенирования ДНК, которые условно разделены на три основных вида: классические - секвенирование с помощью капиллярного электрофореза и пиросеквенирование; новые («второго» поколения - Next Generation Sequencing - NGS) - проводят одновременно секвенирование миллионов фрагментов ДНК, каждый из которых представлен кластером из многих тысяч или сотен тысяч своих клонов - это высокопроизводительное пиросеквенирование, циклическое лигазное и полупроводниковое секвенирование; секвенирование на молекулярных кластерах с использованием флуоресцентно меченных предшественников; новейшие («третьего» поколения - Next-Next Generation Sequencing - NNGS) методы секвенирования, которые считывают информацию с миллионов единичных фрагментов ДНК без их предварительного клонирования.
Об авторах
Я. М. Краснов
Российский научно-исследовательский противочумный институт «Микроб»
Россия
Россия
Н. П. Гусева
Российский научно-исследовательский противочумный институт «Микроб»
Россия
Россия
Н. А. Шарапова
Российский научно-исследовательский противочумный институт «Микроб»
Россия
Россия
А. В. Черкасов
Российский научно-исследовательский противочумный институт «Микроб»
Россия
Россия
Список литературы
1. Скрябин К.Г, Прохорчук Е.Б., Мазур А.М., Булыгина Е.С., Цыганкова С.В., Недолужко А.В., Расторгуев С.М., Матвеев В.Б., Чеканов Н.Н., Горанская Д.А., Теслюк А.Б., Груздева Н.М., Велихов В.Е., Заридзе Д.Г., Ковальчук М.В. Комбинирование двух технологических платформ для полногеномного секвенирования человека. Acta Naturae. 2009; 3:113-9.
2. Степухович А., Цуприк А., Кособокова О., Гаврилов Д., Горбовицкий Б., Гудков Г., Тышко Г., Черевишник М., Горфинкель В. Анализ капиллярно-электрофоретических систем секвенирования ДНК. Журн. технической физики. 2008; 78(6):90-102.
3. Чемерис А.В., Ахунов Э.Д., Вахитов В.А. Секвенирование ДНК. М.: Наука; 1999. 428 с.
4. xl DNA Analyzer. [Internet] Life Technologies [cited 27 Jan 2014]. Available from: https://products.appliedbiosystems.com/ab/en/US/adirect/ab?cmd=catNavigate2&catID=601642&tab=TechSpec
5. Series Genetic Analysis Systems. [Internet] Life Technologies 2014 [cited 27 Jan 2014]. Available from: http://www.appliedbiosystems.com/absite/us/en/home/applications-technologies/solid-next-generation-sequencing/next-generation-systems.html
6. Bennett S.T., Barnes C., Cox A., Davies L., Brown C. Toward the 1,000 dollars human genome. Pharmacogenomics. 2005; 6(4):373-82.
7. Deamer D.W., Akeson M. Nanopores and nucleic acids: prospects for ultrarapid sequencing. Trends Biotechnol. 2000; 18(4): 147-51.
8. DNA sequencing (solid state nanopores). [Internet] Oxford Nanopore Technologies 2008-2014 [cited 27 Jan 2014]. Available from: http://www.nanoporetech.com/sections/index/81
9. DNA Transistor. [Internet] IBM [cited 27 Jan 2014]. Available from: http://researcher.watson.ibm.com/researcher/view_project.php?id=1120
10. GE Healthcare / Amersham Biosciences MegaBACE 4500 DNA Analysis System. [Internet] Artisan Technology Group [cited 27 Jan 2014]. Available from: http://www.artisantg.com/Scientific/70238-1/GE_Healthcare_Amersham_Biosciences_MegaBACE_4500_DNA_Analysis_System
11. GenomeLab GeXP Genetic Analysis System. [Internet] Beckman Coulter, Inc. [2000-2014, cited 27 Jan 2014]. Available from: https://www.beckmancoulter.com/wsrportal/wsr/research-and-discovery/products-and-services/capillary-electrophoresis/genomelab-gexp-genetic-analysis-system/index.htm?i=A26572
12. GS FLX+ System. [Internet] 454 sequencing. Roche Diagnostics Corporation 1996-2014 [cited 27 Jan 2014]. Available from: http://my454.com/products/gs-flx-system/index.asp
13. He H., Scheicher R.H., Pandey R., Rocha A.R., Sanvito S., Grigoriev A., Ahuja R., Karna S.P. Functionalized nanopore-embedded electrodes for rapid DNA sequencing. J. Phys. Chem. C. 2008; 112 (10):3456-9.
14. Hyman E.D. A new method of sequencing DNA. Anal Biochem. 1988; 174(2):423-36.
15. Lander E.S., Linton L.M., Birren B., Nusbaum C., Zody M.C., Baldwin J. at al. Initial sequencing and analysis of the human genome. Nature. 2001; 409:860-921.
16. Margulies M., Egholm M., Altman W.E., Attiya S., Bader J.S., Bemben L.A., et al. Genome sequencing in microfabricated high-density picolitre reactors. Nature. 2005; 437:376-80.
17. Montero C.I., Shea Y.R., Jones P.A., Harrington S.M., Tooke N.E, Witebsky F.G., Murray P.R. Evaluation of Pyrosequencing Technology for the Identification of Clinically Relevant Non-Dematiaceous Yeasts and Related Species. Eur. J. Clin. Microbiol. Infect. Dis. 2008; 27(9):821-30.
18. Nanopore Method Could Revolutionize Genome Sequencing. [Internet] Official web page of the University of California, San Diego [2006 Apr 6, cited 27 Jan 2014]. Available from: http://ucsdnews.ucsd.edu/newsrel/science/sfastdna.asp
19. Nanopore Sequencing. [Internet] Harvard University [cited 27 Jan 2014]. Available from: http://www.mcb.harvard.edu/branton/
20. Overview of SOLiD™ Sequencing Chemistry. [Internet] Life Technologies 2013 [cited 27 Jan 2014]. Available from: http://www.appliedbiosystems.com/absite/us/en/home/applications-technologies/solid-next-generation-sequencing/next-generation-systems/solid-sequencing-chemistry.html
21. Peng H., Ling X.S. Reverse DNA translocation through a solid-state nanopore by magnetic tweezers. Nanotechnology. 2009; 20:185101.
22. Press releases. [Internet] Oxford Nanopore Technologies 2008-2014 [cited 27 Jan 2014]. Available from: https://www.nanoporetech.com/news/press-releases
23. PyroMark Q96 ID. [Internet] QIAGEN 2013 [cited 27 Jan 2014]. Available from: http://www.qiagen.com/products/catalog/automated-solutions/pyrosequencing/pyromark-q96-id
24. Ronaghi M. Pyrosequencing Sheds Light on DNA Sequencing. Genome Res. 2001; 11:3-11.
25. Ronaghi M., Karamohamed S., Pettersson B., Uhlén M., Nyrén P. Real-Time DNA Sequencing Using Detection of Pyrophosphate Release. Anal. Biochem. 1996; 242(1):84-9.
26. Sanger F., Nicklen S., Coulson A.R. DNA sequencing with chain-terminating inhibitors. Proc. Nati. Acad. Sci. USA. 1977; 74(12):5463-7.
27. Schneider G.F., Kowalczyk S.W., Calado V.E., Pandraud G., Zandbergen H.W., Vandersypen Lieven M.K., Dekker C. DNA Translocation through Graphene Nanopores. Nano Lett. 2010; 10(8):3163-7.
28. Semiconductor Sequencing Technology [Internet]. Life Technologies Corporation; 2014 [cited 27 Jan 2014]. Available from: http://www.invitrogen.com/site/us/en/home/Products-and-Services/Applications/Sequencing/Semiconductor-Sequencing/Semiconductor-Sequencing-Technology.html
29. Sequencing single molecules of DNA. Nature. Published online 3 April 2008 [cited 27 Jan 2014]. doi: 10.1038/news.2008.735. Available from: http://www.nature.com/news/2008/080403/full/news.2008.735.html
30. Singer A., Wanunu M., Morrison W., Kuhn H., Frank-Kamenetskii M., Meller A. Nanopore Based Sequence Specific Detection of Duplex DNA for Genomic Profiling. Nano Lett. 2010; 10:738-42.
31. Smith L.M., Sanders J.Z., Kaiser R.J., Hughes P., Dodd C., Connell C.R., Heiner C., Kent S.B., Hood L.E. Fluorescence detection in automated DNA sequence analysis. Nature. 1986; 321(6071):674-9.
32. SMRT technology. [Internet] Pacific Biosciences of California, Inc. 2010 - 2014 [cited 27 Jan 2014]. Available from: http://www.pacificbiosciences.com/products/smrt-technology
33. Systems / Sequencing Systems. [Internet]. Illumina, Inc.; 2014 [cited 27 Jan 2014]. Available from: http://www.illumina.com/systems/sequencing.ilmn
34. The Technology. [Internet] 454 sequencing. Roche Diagnostics Corporation 1996-2014 [cited 27 Jan 2014]. Available from: http://454.com/products-solutions/how-it-works/index.asp
Рецензия
Для цитирования:
Краснов Я.М., Гусева Н.П., Шарапова Н.А., Черкасов А.В. Современные методы секвенирования ДНК (обзор). Проблемы особо опасных инфекций. 2014;(2):73-79. https://doi.org/10.21055/0370-1069-2014-2-73-79
For citation:
Krasnov Ya.M., Guseva N.P., Sharapova N.A., Cherkasov A.V. Modern Methods of DNA Sequencing (Scientific Review). Problems of Particularly Dangerous Infections. 2014;(2):73-79. (In Russ.) https://doi.org/10.21055/0370-1069-2014-2-73-79
Просмотров:
4774
Послать статью по эл. почте 