Primaire DNA -analyse technieken die zijn gebruikt sinds 1985

Genetics - based onderzoek is een van de meer snel evoluerende wetenschappelijke disciplines vandaag. Vroege technologie begon met technieken met behulp van radioactieve labels voor DNA- sequencing , identificatie van individuele basen waaruit DNA. DNA is de blauwdruk voor elk levend organisme , met inbegrip van virussen . Het wordt gevormd uit miljoenen of miljarden herhalende eenheden van vier stikstofbasen , aangeduid als A voor adenosine , guanosine G , C cytosine en T voor thymine . Mensen wordt ongeveer 9 miljard van deze basen , herhalen zonder een kenmerkende patroon . Drie basen bij elkaar symboliseren een aminozuur . Een keten van aminozuren bepaalt een eiwit . Het complement van verschillende eiwitten bepaalt de eigenschappen van een levend organisme genoemd fenotype . DNA-analyse technieken worden gebruikt om DNA-sequenties te bepalen om te begrijpen hoe levende organismen te ontwikkelen , en de fouten in de juiste volgorde die ziekten veroorzaken zoals kanker . Technology snel gevorderd na de ontwikkeling van PCR in 1985 . Polymerase Chain Reaction

De polymerase chain reaction of PCR , is misschien wel de meest belangrijke wetenschappelijke doorbraak in genetisch onderzoek . Kary Mullins uitgevonden PCR in 1985 . Het PCR-proces zorgt ervoor dat wetenschappers om specifieke gebieden van DNA te versterken , produceren miljoenen exemplaren binnen enkele uren. PCR maakt gebruik van een warmte - stabiel enzym Taq-polymerase , geïsoleerd uit een bacterie soort genaamd Thermus aquaticus , woonachtig in warmwaterbronnen. In aanwezigheid van grondstoffen Taq polymerase synthetiseert kopieën van DNA met de oorspronkelijke DNA als een matrijs . Onderzoekers kunnen de exacte oppervlakte van DNA moet worden vermeerderd met 20 base strengen DNA genoemd primers bepalen . Primers initiëren amplificatie door pairing , of gloeien , om een bijpassende set van bases op de DNA- template . Alle nieuwe technologieën ontwikkeld sinds 1985 vereisen een afgeleide van PCR-amplificatie .
DNA-sequencing technieken

DNA-sequencing bepaalt de exacte volgorde van de stikstofbasen . Vroege ontwikkeling van sequencing methoden gelabeld elke base met een radioactief label tijdens PCR. Het geamplificeerde DNA worden gescheiden door een elektrische stroom en gaan door een gelachtig materiaal genaamd polyacrylamide . De technologie werd beperkt door het feit dat elke basensamenstelling was vast te stellen in eigen bedding omdat radioactieve labels verschijnen dezelfde als gelezen door X - ray fotografie . Een laan van de gel werd gebruikt voor elke base . Ontwikkeling van fluorescente kleurstoffen geautomatiseerd technologie in de vroege jaren 1990 , en elke base werd gelabeld met een andere kleur . Zoals de bases verplaatst door de gel , boekte een digitale camera de kleuren en stuurde de gegevens naar een aangesloten computersysteem. Geautomatiseerde sequencing toegestaan ​​tot 700 bases te bepalen , ten opzichte van de 200 basis beperking voor radioactieve labels .
Ontwikkeling van capillaire Sequencing

Rond 1997 , DNA-sequencing technieken werden verder ontwikkeld door het vervangen rommelig glasplaten en polyacrylamide met glazen capillairen . Onderzoekers niet langer nodig om acrylamide giet tussen twee glasplaten en wacht tot de vorming van gel-achtige polyacrylamide voor sequencing . Sequencing plaats werd uitgevoerd met een dikke stroop - achtige polymeer derivaat van polyacrylamide die werd spuit geïnjecteerd in holle glasvezels . Monsters worden steeds geamplificeerd met PCR en fluorescente kleurstoffen , automatisch in afzonderlijke capillairen voor het rangschikken geladen . Het resultaat was automatisering technieken en het vermogen groter aantal monsters sequentie in minder tijd . De meeste menselijke genoom , alle 9 miljard basen , werd bepaald door middel van capillaire sequencing .
Real Time PCR

Na het bepalen van de DNA- sequentie voor een bepaald organisme , het volgende doel in het onderzoek was om te zoeken naar variaties tussen organismen van dezelfde en verschillende soorten. Een reden is om verschillen en overeenkomsten in DNA -sequentie van verschillende soorten te analyseren ; waarom mensen zijn mensen en gorilla's zijn niet . Een andere reden is genetische technieken om fouten of mutaties , die genetische ziekten kunnen bepalen . Real-time PCR- technologie gebruikt soortgelijke PCR een extra fluorescent gelabelde primer een specifieke sequentie markeren omvat . Elke fout in het DNA voorkomt dat de marker van gloeien tot de DNA-streng . De mogelijkheid voor de marker te gloeien wordt gemeten tijdens PCR te bepalen of een mutatie aanwezig is .
Microchip Array Technology

Microchip array analyse werd ontwikkeld kort na real time PCR en wordt voornamelijk gebruikt voor genexpressie , of om te bepalen welke genen in een cel actief zijn . Niet elk gen in het genoom actief . De activering van specifieke genen bepaalt de functie van verschillende typen cellen in complexe organismen ; Daarom huidcellen niet levercellen , bijvoorbeeld . Onderzoekers isoleer het product van actieve genen in de vorm van mRNA of mRNA en gebruik van PCR -technieken om een DNA complement produceren . Het monster DNA wordt gespot op een plaat met gemerkte probes die fluoresceren in de aanwezigheid van DNA . De platen gebruikt vandaag kan gelijktijdig testen meer dan 30.000 monsters in een keer.
Next Generation Sequencing

De meest recente ontwikkeling in technologieën DNA-analyse is de volgende generatie sequencers . Het proces is in tegenstelling tot normale sequentie . De apparatuur kan bepalen volledige genomische sequenties geïsoleerd uit bacteriën , 2 miljoen basen in een keer. De werkwijze omvat emulsie PCR , een techniek die DNA ingekapseld op een micro - korrel of olie druppel gebruikt . Het verbetert aanzienlijk de efficiëntie van normale PCR-technieken en maakt meerdere gebieden van DNA gelijktijdig te amplificeren . Het geamplificeerde DNA wordt dan gesequenced met behulp van gespecialiseerde volgende generatie sequencers . Met de ontwikkeling van technologie die wordt gebruikt in genetisch onderzoek , is genetica uitgegroeid tot een van de snelst groeiende gebieden van het wetenschappelijk onderzoek .