Sequencing adalah ... Segmentasi oleh Sanger

Diketahui bahwa genom manusia terdiri dari empat "huruf". Mereka diberi kode sebagai A, C, G dan T. Artinya, genom manusia sepenuhnya terdiri dari molekul empat jenis - adenin, sitosin, guanin dan timin. Jumlah kromosom dalam gen lebih banyak bukanlah bukti perkembangan yang lebih besar. Ini hanya berbicara tentang jumlah ancaman dan guncangan yang melaluinya satu spesies biologis lain berhasil melewatinya. Informasi apa yang terkandung dalam DNA dan dengan metode apakah mungkin untuk menguraikan isi genom manusia?

Tujuan Penelitian Genetik

Urutan lengkap genom memungkinkan Anda membaca semua urutan dari "huruf" ini. Ini memungkinkan Anda mengidentifikasi gen yang tidak diketahui dan membuat terapi medis seefektif mungkin. Itulah sebabnya salah satu layanan medis yang paling populer (tentu saja, di antara mereka yang mampu membelinya) adalah sekuensing. Diabetes, tumor ganas dan penyakit jantung - predisposisi terhadap penyakit ini dapat mengungkapkan prosedur untuk memecahkan kode DNA. Berdasarkan prediksi yang diterima, seseorang memiliki kesempatan untuk menyesuaikan gaya hidupnya, mengurangi faktor lingkungan yang merugikan. Oleh karena itu, beberapa peneliti yakin bahwa urutan lengkap genom harus menjadi bagian dari penelitian wajib bayi baru lahir.

Sejarah proyek

Proyek untuk memecahkan kode genom diluncurkan pada awal tahun 90an. Agar penguraian lengkap genom terjadi, dibutuhkan sekitar lima belas tahun. Proyek ilmiah ini telah menyatukan ilmuwan dari berbagai negara - China, Jerman, Prancis, Jepang. Pada awal milenium baru, Bill Clinton dan Tony Blair secara resmi mengumumkan bahwa "rancangan" genom tersebut telah selesai. Pada tahun 2006, penerbit Nature menerbitkan informasi bahwa urutan kromosom terakhir diperoleh. Juga di pasaran layanan genetika muncul sekuensing exome - proses penentuan daerah yang rusak dalam molekul DNA. Masyarakat percaya bahwa itu berada di ambang era baru.

Apa itu sequencing?

Sequencing adalah langkah terakhir dalam analisis genom manusia. Sebelum ini, ada tahapan sebagai berikut: materi dipilih dan dikloning. Dan juga pengujian awal lokasi DNA dengan metode yang lebih sederhana terjadi. Sequencing adalah penentuan akhir dari urutan nukleotida molekul DNA. Secara umum, ada dua cara dalam studi genetik ini: pertama, metode Maxam-Gilbert digunakan. Hal ini didasarkan pada metode pemisahan molekul DNA pada basis tunggal. Ada cara yang lebih mudah, yang dalam praktiknya lebih sering digunakan. Inilah yang disebut metode dideoksi, atau sekuensing oleh Sanger.

Tahapan decoding genom oleh Sanger

Metode yang terakhir mencakup tahap penelitian berikut:

• Fragmen yang dipelajari dari molekul DNA dihibridisasi dengan primer;
• Sintesis enzimatik dari molekul berlangsung;
• Langkah selanjutnya bahan tersebut mengalami elektroforesis;
• Dan akhirnya, hasilnya dianalisis oleh ahli genetika di radio tanda tangan.

Sebagian besar perangkat ini mampu mengenali hingga 300 band dalam molekul DNA.

Proses decoding DNA oleh Sanger

Metode awal sequencing, yang bisa digunakan ilmuwan untuk memproses genom, diurutkan sekuel Sanger (Sanger sequencing). Inti dari itu adalah sebagai berikut: DNA diklon, dan kemudian campuran yang dihasilkan dibagi menjadi empat bagian. Masing-masing ditempatkan dalam larutan khusus, dimana zat berikut ada:

• Molekul polimerase DNA;
• Primer yang berkontribusi terhadap proses replikasi;
• Campuran dari empat salinan nukleotida;
• Variasi individu ini dari nukleotida.

Dengan demikian, penguraian genom oleh Sanger hampir identik dengan proses kloning DNA manusia. Proses ini hanya berbeda karena komponen palsu dicampur ke dalam nukleotida.

Proses decoding hari ini

Sekarang metode sekuensing Sanger benar-benar otomatis. Hal ini dilakukan pada peralatan khusus - mesin ini disebut sequencer. Reaksi kimia dilakukan dalam tabung tunggal. Hasil yang diperoleh sebagai hasil interpretasi Sanger dianalisis dengan menggunakan teknologi komputer. Peramal modern dapat "membaca" informasi dari 600-1000 nukleotida secara bersamaan. Dengan bantuan otomasi, proses sekuensing sekarang jauh lebih cepat dari sebelumnya.

Apakah akan terjangkau?

Kini negara-negara terkemuka yang memproduksi sekuensing DNA adalah China dan Amerika Serikat. Mereka berada dalam situasi persaingan - negara yang bisa mengartikan genom manusia pertama, setelah menghabiskan kurang dari seratus dolar untuk itu, akan menang. Sebuah perusahaan riset Amerika bernama Ilumina adalah lawan utama China dalam masalah ini. Ilmuwan China pada tahun 2010 membeli peralatan kelas satu, yang memungkinkan mereka menduduki posisi terdepan di pasar untuk layanan sekuensing genom selama bertahun-tahun. Tapi, pertama, perangkat ini sudah pasti sudah usang, dan kedua, layanan untuk dekripsi DNA menjadi semakin murah. Kini China tidak ingin menghabiskan uang yang kurang berarti untuk peralatan dari luar negeri - para ilmuwan memutuskan untuk mengembangkan peralatan mereka sendiri. Siapa yang akan menang dalam pertempuran untuk kepemimpinan - akan menunjukkan masa depan. Tapi sekarang hari ini decoding genom dalam beberapa kasus harganya tidak lebih dari 600 dolar.

Apakah decoding gen berguna?

Namun, tidak semuanya begitu sederhana dalam masalah ini. Beberapa peneliti bersikeras bahwa sekuensing gen tidak membawa banyak manfaat sebagai bahaya. Bisakah proses ini benar-benar memberikan sesuatu kepada individu atau menjadi kontribusi sains? Mengapa beberapa spesialis merujuk pada penguraian DNA lebih dari sekedar kritis?

Faktanya adalah bahwa metode pengurutan, dari sudut pandang mereka, tidak lebih dari cara menebak-nebak di atas bubuk kopi dengan ultramodern. Tanggung jawab untuk mendapatkan informasi tentang genomnya ditanggung oleh manusia sendiri. Motif yang berbeda mendorong orang untuk menjawab pertanyaan tentang DNA mereka. Seseorang berusaha dengan cara ini untuk mengenal dirinya lebih baik. Seseorang mencoba melindungi diri dari penyakit - dan melakukan segala sesuatu agar aman. Namun, pendekatan ini bisa sangat negatif.

Misalnya, orang yang mengetahui bahwa mereka memiliki risiko terkena onkologi, kemudian mulai menderita depresi serius dan berlari mengelilingi dokter tanpa henti. Dan ini terlepas dari kenyataan bahwa sekuensing penuh pun memberikan hasil yang memprediksi perkembangan penyakit mengerikan dengan risiko 50%. Namun, di antara klien layanan ini, gelombang histeria semakin banyak menyebar. Semua ini telah menyebabkan fakta bahwa beberapa pihak berwenang, misalnya, di Amerika Serikat, telah secara serius membatasi kegiatan perusahaan medis.

Paspor genetik - ya atau tidak?

Di lingkungan rumah tangga, ungkapan "paspor genetik" lebih populer. Tapi, seperti yang sering terjadi, sains tidak bisa memprediksi semua konsekuensi dari prestasinya. Bagaimanapun, mengartikan "huruf" belum menjamin bahwa "kata-kata" tertulis akan dipahami dengan benar. Misalnya, genetika masih belum bisa menjawab pertanyaan berapa banyak gen yang terkandung dalam genom manusia. Sebelumnya diyakini angka ini berkisar antara 10 ribu sampai 40 ribu. Kini periset menyarankan agar jumlah ini berkisar antara 10 sampai 25 ribu. Lebih tepatnya, tidak mungkin mengatakannya. Dan urutan genom hanyalah satu contoh bagaimana penemuan ilmiah menyebabkan lebih banyak dan lebih banyak pertanyaan yang tidak terjawab.

Biaya decoding genom sekarang sekitar 1 ribu rupiah. Namun, membaca gen untuk banyak orang hanyalah sumber stres tambahan. Untuk uang mereka sendiri, klien menerima hasil seperti itu, yang kemudian tidak bisa tertidur di malam hari. Sequencing adalah studi yang melibatkan mendapatkan informasi tentang gen yang berbeda. Termasuk dalam "paspor genetik" termasuk gen yang berperan dalam pengembangan berbagai penyakit - diabetes, obesitas, penyakit kardiovaskular. Anda tidak perlu menjadi pemeras internasional untuk memahami: prasyarat gen mungkin terhadap penyakit ini, tapi cara hidup yang dipimpin seseorang, memainkan peran penting.

Kemungkinan Kesalahan

Sekarang, banyak ilmuwan menunjukkan fakta bahwa kesalahan seringkali dapat dihindari selama sequencing. Dan probabilitasnya diukur bukan sepersepuluh dari persentase, tapi dengan persentase keseluruhan. Penampilan mereka terkait dengan kekhasan teknologi dekripsi. Sequencing adalah proses yang bisa dibandingkan dengan membuat salinan film besar dengan panjang beberapa ribu frame. Hal ini diperbolehkan untuk membuat salinan, yang tidak akan lebih dari 20 frame. Agar mereka seakurat mungkin, mereka dihapus "dengan margin", sehingga segmen tambahan saling tumpang tindih. Dengan penguraian genom manusia masih lebih sulit - karena panjang kromosom manusia puluhan dan ratusan miliar surat. Tugas merakit genom manusia cukup ambisius bagi banyak negara. Namun, hanya satu kesimpulan yang bisa ditarik sekarang: genom dikumpulkan dengan sejumlah besar kesalahan. Mungkin di masa depan, ilmuwan akan bisa mengumpulkan data lebih akurat. Dan hari ini perlu disiapkan situasi ini.