مروری بر فناوری های تعیین توالی DNA در نسل دوم و سوم

تعیین توالی DNA از دهه ۱۹۷۰ تاکنون مسیر پرشتابی از تحول فناوری را طی کرده است. نخستین روش ها مانند کروماتوگرافی دو بعدی و برش شیمیایی ماکسام-گیلبرت با استفاده از مواد رادیواکتیو و سمی انجام می شدند. در سال ۱۹۷۷، روش ختم زنجیره سانگر معرفی شد که به مدت سه دهه به عنوان استاندارد مرجع در تعیین توالی DNA به کار رفت و نهایتا انتشار کامل ژنوم انسان در سال ۲۰۰۴ را ممکن ساخت. با توجه به هزینه و زمان بالای این پروژه، فناوری های نسل دوم (NGS) توسعه یافتند که با انجام میلیون ها واکنش همزمان و شناسایی مستقیم نتایج، سرعت و کارایی بالاتری داشتند. روش هایی مانند ۴۵۴، Illumina، Ion Torrent و SOLiD از مهم ترین فناوری های نسل دوم بودند، هرچند محدودیت هایی نظیر طول کوتاه توالی ها و خطاهای ناشی از تکثیر داشتند. در ادامه، فناوری های نسل سوم (TGS) معرفی شدند که با رویکردی نوین توانستند بسیاری از محدودیت های پیشین را برطرف کنند. این فناوری ها شامل SMRT و Nanopore هستند که امکان تعیین توالی مستقیم مولکول های منفرد DNA را بدون نیاز به PCR فراهم می کنند و طول خوانش های بسیار بلندتری (۶ تا ۸ کیلوباز) نسبت به نسل دوم ارائه می دهند. این ویژگی ها موجب کاهش هزینه و زمان، افزایش دقت و گسترش کاربردهای بالینی و تحقیقاتی شدند. به طور کلی، تحول تعیین توالی DNA از روش های سنتی تا فناوری های پیشرفته نسل سوم، نه تنها مسیر کشف ژنوم انسان را هموار کرده، بلکه چشم اندازهای جدیدی برای پزشکی شخصی، تشخیص بیماری ها، و توسعه زیست فناوری های نوین فراهم آورده است.

کلیدواژه ها:

تعیین توالی DNA ، بیوانفورماتیک و تحلیل داده های ژنومی ، زیست فناوری نوین