DNA 시퀀싱 기술의 개발 이력

DNA 시퀀싱 기술의 개발 과정은 초기 탐사의 입문 단계에서 높은 처리량과 높은 정확도의 화려한 장으로 웅장한 여정입니다. 예비 탐사에서 높은 처리량과 높은 정확도에 이르기까지 여러 단계를 거쳤습니다. 과학자들은이 단계에서 기술 병목 현상을 지속적으로 깨뜨리고 DNA 시퀀싱의 경계를 전례없는 높이로 밀고 생명 과학 연구 및 적용을위한 광범위한 길을 열었습니다.

1. 초기 탐사 단계

1. 기본 이론적 연구 : DNA 분자의 이중 나선 구조가 1953 년에 발표되었으므로 생물학적 연구는보다 세련된 분자 시대에 들어갔다. 점점 더 많은 과학자들이 분자 생물학 연구, 특히 DNA 서열에 대한 연구에 투자하기 시작했으며 DNA 시퀀싱 기술이 등장했습니다.

2. 초기 시퀀싱 방법 : DNA 시퀀싱 기술이 발명되기 전에 과학자들은 인슐린 단백질 및 TRNA와 같은 생물학적 거대 분자의 시퀀싱을 완료했습니다. 이 작업은 DNA 시퀀싱 기술의 개발을위한 토대를 마련했습니다.

2. 1 세대 시퀀싱 기술 (전통적인 시퀀싱)

1. Dideoxy Chain Termination 방법 (Sanger Method) : 1970 년대 후반 Frederick Sanger는 DNA 서열의 빠른 결정 - Dideoxy chain 종료 방법 인 Sanger 방법 시퀀싱 기술이라고도하는 기술을 제안했습니다. 이 방법은 DNA 복제의 원리를 채택하고, DDNTP (Dodeoxytriphosphate Nucleotide)의 사슬 종결 효과를 사용하며, 검출을 위해 방사성 동위 원소 또는 형광 표지 그룹을 결합하여 DNA 서열의 결정을 실현합니다.

2. 개발 및 적용 : Sanger 시퀀싱 기술은 박테리오파지 λDNA 및 인간 게놈과 같은 다수의 중요한 게놈의 시퀀싱을 포함하여 유전체학의 발달을 촉진했다. 그러나이 방법은 복잡하고 작동하는 데 비싸며 대규모 시퀀싱의 적용을 제한합니다.

3 세대 및 2 세대 시퀀싱 기술 (고 처리량 시퀀싱)

1. 기술 혁신 : 2005 년 Roche는 2 세대 시퀀서 인 Roche 454를 시작하여 생명 과학의 진입을 고혈량 시퀀싱 시대에 표시했습니다. 그 후, Illumina Series 시퀀싱 플랫폼의 출시는 시퀀싱 비용을 더욱 줄이고 다양한 생명 과학 분야에서 고 처리량 시퀀싱의 대중화를 촉진했습니다.

2. 기술적 특징 : 2 세대 시퀀싱 기술은 합성 및 시퀀싱의 원리를 채택합니다. DNA 단편을 작은 세그먼트로 파괴하고 이들을 고체 기판에 무작위로 연결함으로써, PCR 증폭 및 시퀀싱 반응이 수행된다. 이 기술은 높은 처리량, 저렴한 비용 및 높은 정확도의 장점을 가지고 있으며 수백만 또는 수십억의 DNA 분자를 동시에 처리 할 수 ​​있습니다.

3. 널리 사용 : 2 세대 시퀀싱 기술은 유전체학, 전 사체, 후성 유전학과 같은 많은 분야의 연구에 널리 사용되며 질병 진단, 약물 연구 및 개발, 작물 육종 등을 중요한 지원을 제공합니다.

제 4 및 3 세대 시퀀싱 기술 (단일 분자 시퀀싱)

1. 기술 원리 : 3 세대 시퀀싱 기술은 단일 분자 형광 시퀀싱 및 나노 포어 시퀀싱을 포함한 단일 분자 시퀀싱 기술을 나타냅니다. 이들 기술은 PCR 증폭을 필요로하지 않으므로 각 DNA 분자의 별도의 시퀀싱을 가능하게한다. 나노 포어 시퀀싱 기술은 나노 포르를 통과 할 때 DNA 분자에 의해 야기 된 전류 변화를 검출함으로써 DNA 서열을 결정한다; 단일 분자 형광 시퀀싱 기술은 형광 표지 된 데 옥시 뉴클레오티드가 DNA 가닥에 혼입 될 때 형광 강도 변화를 기록함으로써 DNA 서열을 결정한다.

2. 장점과 과제 : 3 세대 시퀀싱 기술은 긴 판독 길이와 낮은 오류율의 장점을 가지고 있으며 복잡한 구조적 변이와 같은 유전자 변이를보다 정확하게 결정할 수 있습니다. 그러나이 기술은 여전히 ​​개발 단계에 있으며 높은 비용 및 복잡한 기술과 같은 문제에 직면 해 있습니다.

DNA 시퀀싱 기술은 조기 탐사의 새싹을 거쳐 1 세대 시퀀싱의 기초로 넘어간 후 2 세대 시퀀싱의 번영으로 뛰어 들었고, 현재 3 세대 시퀀싱의 현재 혁신적인 프론티어가 기술에서 연속적인 도약의 훌륭한 궤적을 보여줄 때까지. 기술의 지속적인 발전과 비용 절감으로 DNA 시퀀싱은 더 많은 영역에서 중요한 역할을 할 것입니다.