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是时候轮到下一代测序技术了吧(2024年诺贝尔生理学或医学奖金花落谁家!)

生信技能树  · 公众号  ·  · 2024-10-06 17:53

正文

众所周知,我所推广的生物信息学数据处理技能,基本上都是依托于下一代测序(Next-Generation Sequencing, NGS),恰好在朋友圈看到了关于2024年诺贝尔生理学或医学奖金 的预测,其中比较热门的是免疫疗法里面的cGAS-STING通路的发现,以及CAR-T细胞疗法。然后是ai蛋白质组以及NGS :

ai蛋白质组以及NGS

不知道为什么,这个下一代测序(Next-Generation Sequencing, NGS)就触动了我,是时候为它打call了!

第一代测序技术:Sanger测序法已经获得了诺贝尔奖

Sanger测序法,也称为双脱氧链终止法或链终止法,是一种DNA测序技术,由弗雷德里克·桑格(Frederick Sanger)发明。这项技术是DNA测序领域的一个重大突破,因为它使得科学家能够快速、准确地确定DNA分子中的核苷酸序列。弗雷德里克·桑格因其在DNA测序领域的贡献,两次获得了诺贝尔化学奖:

  1. 1980年,桑格首次获得诺贝尔化学奖,以表彰他与沃尔特·吉尔伯特(Walter Gilbert)和保罗·伯格(Paul Berg)共同在DNA结构的化学和生物分析法方面的贡献。桑格的获奖工作包括他发明的链终止法(Sanger测序法)。
  2. 桑格第二次获得诺贝尔化学奖是在1958年,当时他与阿瑟·科恩伯格(Arthur Kornberg)共同获奖,以表彰他们在理解DNA复制机制方面的工作。

桑格测序法是第一个允许快速、准确测定DNA序列的方法,它在分子生物学、遗传学、医学研究和诊断等领域有着广泛的应用。尽管随着技术的发展,出现了如下一代测序(NGS)等更先进的测序技术,但Sanger测序法仍然是许多实验室常用的测序方法之一,尤其是在需要高精度和可靠性的场合。

🔍 Sanger测序法与下一代测序有何不同?

Sanger测序法和下一代测序(Next-Generation Sequencing, NGS)是两种不同的DNA测序技术,它们在原理、操作方式、成本、通量和应用范围等方面都有显著的差异。以下是这两种技术的比较:

Sanger测序法(链终止法)

  1. 原理 :通过DNA聚合酶在DNA合成过程中添加双脱氧核苷酸(ddNTPs),这些ddNTPs缺乏一个羟基,因此无法形成磷酸二酯键,导致DNA链的合成终止。通过使用不同的ddNTPs和相应的引物,可以合成一系列不同长度的DNA片段,然后通过凝胶电泳分离这些片段,根据条带的位置确定DNA序列。

  2. 操作方式 :是一种单分子测序方法,每次反应只测序一个DNA分子。

  3. 成本 :相对较高,因为需要对每个样本进行单独的反应和电泳分析。

  4. 通量 :较低,每次实验只能测序少量的DNA片段。

  5. 准确性 :非常高,可以达到99.999%的准确率。

  6. 应用 :适用于已知序列的验证、小规模基因组的测序、特定基因的测序等。

下一代测序(NGS)

  1. 原理 :通过大规模并行测序技术,可以同时测序数百万个DNA分子。NGS技术包括多种不同的方法,如Illumina的边合成边测序(Sequencing by Synthesis, SBS)、Ion Torrent的半导体测序等。

  2. 操作方式 :通过构建DNA片段库,然后并行测序这些片段,最后通过生物信息学工具进行数据分析和组装。

  3. 成本 :相对较低,因为可以同时测序大量的DNA分子,分摊了成本。

  4. 通量 :非常高,可以在短时间内完成大规模的基因组测序。

  5. 准确性 :通常低于Sanger测序,但随着技术的进步,准确率也在不断提高。

  6. 应用 :适用于大规模基因组测序、转录组分析、表观遗传学研究、群体遗传学研究等。

总结

  • Sanger测序 适合于小规模、高精度的测序需求,如单个基因的测序或已知序列的验证。
  • 下一代测序 适合于大规模、高通量的测序需求,如全基因组测序、转录组分析等。

随着技术的发展,下一代测序技术在成本、通量和应用范围上具有明显优势,已经成为基因组研究的主流技术。然而,Sanger测序法在某些特定应用中仍然不可替代,特别是在需要极高准确率的场合。

大家希望ngs技术获奖吗

做一行爱一行, 已经在生物信息学领域(基于ngs)摸爬滚打十年的我是力挺这个技术! 让我们一起期待吧!

写在文末


可以看到生物信息学的出镜率越来越高了,如果要立足于这个数据分析领域,起码的计算机基础就无需多言了,我把它粗略的分成基于R语言的统计可视化,以及基于Linux的NGS数据处理:


生信分析人员如何系统入门R(2019更新版)







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