Вот так тихо и незаметно идёт секвенирование генома... Это действительно что-то нереальное! Нет, сложно передать ощущения, когда понимаешь, что находишься на заре нового этапа в науке!
Если вы до сих пор не понимаете моего восторга, попытаюсь объяснить. Геном (вся совокупность ДНК клетки организма) и транскриптом (грубо говоря, совокупность РНК, которые с этого самого генома считались и находятся в клетке в данный момент времени) представляют собой практически универсальный ключ к разгадке огромного количества вопросов в биологии, причем как уже заданных, так и ещё не поставленных. Процесс расшифровки генома или транскриптома — занятие далеко не простое и обычно состоит из нескольких важных этапов:
1. Получение материала и подготовка библиотеки для секвенирования — выделение ДНК или РНК давно не является такой уж сложной задачей, однако тут надо это сделать максимально чисто, чтобы в образец не примешалось ничего "лишнего", например ДНК вездесущих бактерий. Для крупных животных или растений это не проблема, но вот если речь заходит о микроскопических организмах то почти сразу начинаются трудности.
2. Само секвенирование — получение информации о последовательности нуклеотидов в буквенном виде. Делается это с помощью специального прибора — секвенатора. Все бы ничего, но вот беда: молекулы ДНК очень длинные, могут состоять из десятков миллионов нуклеотидов (и это если про одну-единственную хромосому говорить!), а современные секвенаторы могу "читать" фрагменты лишь по нескольку сотен. Чтобы правильно собрать полную последовательность из таких кусочков, необходимо получить десятки и даже сотни миллионов таких прочтений. Все ещё осложняется тем, что на ДНК есть участки, состоящие из большого количества повторов, которые превышают длину одного (да и не только одного) прочтения прибора. Таким образом, задача сборки полной последовательности из одних только коротких фрагментов становится практически нереальной. Необходимы длинные прочтения, по нескольку тысяч, а, лучше, десятков тысяч нуклеотидов. Да, это тоже возможно, но до недавнего времени это было дорого и не так-то просто.
3. Биоинформатическая обработка. Собрать полную последовательность из таких коротких фрагментов и сделать это правильно не так-то просто. На самом деле, данная часть работы самая трудоёмкая, времезатратная, требует высокой квалификации исследователя и больших вычислительных мощностей.
Надеюсь после этого длинного объяснения вы понимаете, что труд этот страшно громаден и не по плечу одному. Так вот, эта маленькая алюминиевая коробочка с весёлыми светодиодами — секвенатор принципиально нового устройства. Те самые нанотехнологии, о которых все говорят :). Принцип работы гениально прост. Очень грубо говоря, представьте себе камеру, разделенную непроницаемой мембраной и заполненную электролитом. На мембране закреплены поры, представляющие собой ионные каналы, к которым подключены датчики тока. Если к разным частям камеры приложить некую разность потенциалов, то через поры пойдет ток ионов. Молекулы ДНК тоже под действием напряжения проходят через поры из одной части камеры в другую. Вся молекула сразу не пролезет, дырдочка-то слишком маленькая. Поэтому она нуклеотид за нуклеотидом протягивается через канал. Естественно, этот процесс вызывает изменения ионного тока через канал, который и регистрируется датчиком. Так как нуклеотиды разные, то и изменения в токе будут разными, а значит, можно определить последовательность ДНК. Такой принцип в теории позволяет определять последовательность неограниченно длинной молекулы, лишь бы она не порвалась. Более того, для работы его не нужно сложной пробоподготовки! Лишь бы ДНК была чистой и высокомолекулярной, то есть не содержала коротких фрагментов (иначе они и секвенироваться будут в первую очередь). Но и это ещё не всё. В принципе, такой метод позволит определять еще и модификации нуклеотидов, например метилирование!
Но это теория, а что это нам даёт реально уже сейчас? А даёт это, как я уже написал раньше, длинные прочтения, до нескольких сотен тысяч нуклеотидов (сотен тысяч, Карл! А в перспективе и больше миллиона!!!). Эти длинные прочтения позволяют существенно улучшить качество сборки генома. А ещё это даёт мобильность и оперативность. Прибор маленький, его спокойно можно положить в карман. Вы можете работать с ним практически везде, хоть на полярной станции, лишь бы был ноутбук и холодильник для хранения расходников. Теперь секвенирование становится доступным, как никогда раньше! Ну и самое главное — мы уже работаем с ним!!! Ребята — это космос!!! #наука #sciense #nanopore #oxfordnanopore #секвенирование #подпольнаялаба
Если вы до сих пор не понимаете моего восторга, попытаюсь объяснить. Геном (вся совокупность ДНК клетки организма) и транскриптом (грубо говоря, совокупность РНК, которые с этого самого генома считались и находятся в клетке в данный момент времени) представляют собой практически универсальный ключ к разгадке огромного количества вопросов в биологии, причем как уже заданных, так и ещё не поставленных. Процесс расшифровки генома или транскриптома — занятие далеко не простое и обычно состоит из нескольких важных этапов:
1. Получение материала и подготовка библиотеки для секвенирования — выделение ДНК или РНК давно не является такой уж сложной задачей, однако тут надо это сделать максимально чисто, чтобы в образец не примешалось ничего "лишнего", например ДНК вездесущих бактерий. Для крупных животных или растений это не проблема, но вот если речь заходит о микроскопических организмах то почти сразу начинаются трудности.
2. Само секвенирование — получение информации о последовательности нуклеотидов в буквенном виде. Делается это с помощью специального прибора — секвенатора. Все бы ничего, но вот беда: молекулы ДНК очень длинные, могут состоять из десятков миллионов нуклеотидов (и это если про одну-единственную хромосому говорить!), а современные секвенаторы могу "читать" фрагменты лишь по нескольку сотен. Чтобы правильно собрать полную последовательность из таких кусочков, необходимо получить десятки и даже сотни миллионов таких прочтений. Все ещё осложняется тем, что на ДНК есть участки, состоящие из большого количества повторов, которые превышают длину одного (да и не только одного) прочтения прибора. Таким образом, задача сборки полной последовательности из одних только коротких фрагментов становится практически нереальной. Необходимы длинные прочтения, по нескольку тысяч, а, лучше, десятков тысяч нуклеотидов. Да, это тоже возможно, но до недавнего времени это было дорого и не так-то просто.
3. Биоинформатическая обработка. Собрать полную последовательность из таких коротких фрагментов и сделать это правильно не так-то просто. На самом деле, данная часть работы самая трудоёмкая, времезатратная, требует высокой квалификации исследователя и больших вычислительных мощностей.
Надеюсь после этого длинного объяснения вы понимаете, что труд этот страшно громаден и не по плечу одному. Так вот, эта маленькая алюминиевая коробочка с весёлыми светодиодами — секвенатор принципиально нового устройства. Те самые нанотехнологии, о которых все говорят :). Принцип работы гениально прост. Очень грубо говоря, представьте себе камеру, разделенную непроницаемой мембраной и заполненную электролитом. На мембране закреплены поры, представляющие собой ионные каналы, к которым подключены датчики тока. Если к разным частям камеры приложить некую разность потенциалов, то через поры пойдет ток ионов. Молекулы ДНК тоже под действием напряжения проходят через поры из одной части камеры в другую. Вся молекула сразу не пролезет, дырдочка-то слишком маленькая. Поэтому она нуклеотид за нуклеотидом протягивается через канал. Естественно, этот процесс вызывает изменения ионного тока через канал, который и регистрируется датчиком. Так как нуклеотиды разные, то и изменения в токе будут разными, а значит, можно определить последовательность ДНК. Такой принцип в теории позволяет определять последовательность неограниченно длинной молекулы, лишь бы она не порвалась. Более того, для работы его не нужно сложной пробоподготовки! Лишь бы ДНК была чистой и высокомолекулярной, то есть не содержала коротких фрагментов (иначе они и секвенироваться будут в первую очередь). Но и это ещё не всё. В принципе, такой метод позволит определять еще и модификации нуклеотидов, например метилирование!
Но это теория, а что это нам даёт реально уже сейчас? А даёт это, как я уже написал раньше, длинные прочтения, до нескольких сотен тысяч нуклеотидов (сотен тысяч, Карл! А в перспективе и больше миллиона!!!). Эти длинные прочтения позволяют существенно улучшить качество сборки генома. А ещё это даёт мобильность и оперативность. Прибор маленький, его спокойно можно положить в карман. Вы можете работать с ним практически везде, хоть на полярной станции, лишь бы был ноутбук и холодильник для хранения расходников. Теперь секвенирование становится доступным, как никогда раньше! Ну и самое главное — мы уже работаем с ним!!! Ребята — это космос!!! #наука #sciense #nanopore #oxfordnanopore #секвенирование #подпольнаялаба
This is how the genome sequencing proceeds quietly and imperceptibly ... This is really something unreal! No, it’s difficult to convey feelings when you realize that you are at the dawn of a new stage in science!
If you still do not understand my delight, I will try to explain. The genome (the entire set of DNA of an organism's cell) and transcript (roughly speaking, the set of RNAs that were counted from this very genome and are in the cell at a given time) represent an almost universal key to unraveling a huge number of questions in biology, moreover, as already asked, and not yet delivered. The process of deciphering the genome or transcriptome is far from simple and usually consists of several important steps:
1. Obtaining the material and preparing the library for sequencing - isolating DNA or RNA has not been such a difficult task for a long time, but here it must be done as cleanly as possible so that nothing "superfluous", for example, DNA from the ubiquitous bacteria, is mixed into the sample. For large animals or plants, this is not a problem, but if it comes to microscopic organisms, difficulties begin almost immediately.
2. Sequencing itself - obtaining information about the sequence of nucleotides in alphabetic form. This is done using a special device - a sequencer. Everything would be fine, but the trouble is: DNA molecules are very long, they can consist of tens of millions of nucleotides (and that's if we talk about a single chromosome!), And modern sequencers can only "read" fragments of several hundred. In order to correctly assemble a complete sequence of such pieces, it is necessary to obtain tens and even hundreds of millions of such readings. It is still complicated by the fact that DNA contains regions consisting of a large number of repeats that exceed the length of one (and not only one) reading of the device. Thus, the task of assembling a complete sequence from only one short fragments becomes almost unrealistic. Long readings are required, several thousand, or, better, tens of thousands of nucleotides. Yes, it is also possible, but until recently it was expensive and not so simple.
3. Bioinformatics processing. Compiling a complete sequence of such short fragments and doing it right is not so easy. In fact, this part of the work is the most time-consuming, time-consuming, requires highly qualified researcher and large computing power.
I hope after this long explanation you understand that this work is terribly enormous and can’t be done alone. So, this small aluminum box with funny LEDs is a sequencer of a fundamentally new device. The very nanotechnologies that everyone is talking about :). The principle of work is brilliantly simple. Roughly speaking, imagine a chamber divided by an impermeable membrane and filled with electrolyte. The pores are fixed on the membrane, which are ion channels to which current sensors are connected. If a potential difference is applied to different parts of the chamber, a current of ions will flow through the pores. DNA molecules also, under the influence of voltage, pass through the pores from one part of the chamber to another. The whole molecule will not go through at once, the hole is too small. Therefore, it is pulled nucleotide by nucleotide through the channel. Naturally, this process causes changes in the ion current through the channel, which is recorded by the sensor. Since the nucleotides are different, then the changes in the current will be different, which means that the DNA sequence can be determined. This principle in theory allows you to determine the sequence of an infinitely long molecule, so long as it does not break. Moreover, it doesn't need complicated sample preparation for its operation! If only the DNA was pure and high-molecular, that is, it did not contain short fragments (otherwise they will be sequenced in the first place). But that's not all. In principle, this method will also allow the determination of nucleotide modifications, such as methylation!
But this is a theory, and what does it really give us now? And it gives, as I wrote earlier, a long read, up to several hundred thousand nucleotides (hundreds of thousands, Karl! And in the future, more than a million !!!). These long reads significantly improve the quality of genome assembly. And it also gives mobility and efficiency. The device is small, you can easily put it in your pocket. You can work with it almost anywhere, even at the polar station, as long as there is a laptop and a refrigerator for storing consumables. Now sequencing is more affordable than ever! And the most important thing is that we are already working with him !!! Guys are space !!! #science #sciense #nanopore #oxfordnanopore #sequencing # clandestinelab
If you still do not understand my delight, I will try to explain. The genome (the entire set of DNA of an organism's cell) and transcript (roughly speaking, the set of RNAs that were counted from this very genome and are in the cell at a given time) represent an almost universal key to unraveling a huge number of questions in biology, moreover, as already asked, and not yet delivered. The process of deciphering the genome or transcriptome is far from simple and usually consists of several important steps:
1. Obtaining the material and preparing the library for sequencing - isolating DNA or RNA has not been such a difficult task for a long time, but here it must be done as cleanly as possible so that nothing "superfluous", for example, DNA from the ubiquitous bacteria, is mixed into the sample. For large animals or plants, this is not a problem, but if it comes to microscopic organisms, difficulties begin almost immediately.
2. Sequencing itself - obtaining information about the sequence of nucleotides in alphabetic form. This is done using a special device - a sequencer. Everything would be fine, but the trouble is: DNA molecules are very long, they can consist of tens of millions of nucleotides (and that's if we talk about a single chromosome!), And modern sequencers can only "read" fragments of several hundred. In order to correctly assemble a complete sequence of such pieces, it is necessary to obtain tens and even hundreds of millions of such readings. It is still complicated by the fact that DNA contains regions consisting of a large number of repeats that exceed the length of one (and not only one) reading of the device. Thus, the task of assembling a complete sequence from only one short fragments becomes almost unrealistic. Long readings are required, several thousand, or, better, tens of thousands of nucleotides. Yes, it is also possible, but until recently it was expensive and not so simple.
3. Bioinformatics processing. Compiling a complete sequence of such short fragments and doing it right is not so easy. In fact, this part of the work is the most time-consuming, time-consuming, requires highly qualified researcher and large computing power.
I hope after this long explanation you understand that this work is terribly enormous and can’t be done alone. So, this small aluminum box with funny LEDs is a sequencer of a fundamentally new device. The very nanotechnologies that everyone is talking about :). The principle of work is brilliantly simple. Roughly speaking, imagine a chamber divided by an impermeable membrane and filled with electrolyte. The pores are fixed on the membrane, which are ion channels to which current sensors are connected. If a potential difference is applied to different parts of the chamber, a current of ions will flow through the pores. DNA molecules also, under the influence of voltage, pass through the pores from one part of the chamber to another. The whole molecule will not go through at once, the hole is too small. Therefore, it is pulled nucleotide by nucleotide through the channel. Naturally, this process causes changes in the ion current through the channel, which is recorded by the sensor. Since the nucleotides are different, then the changes in the current will be different, which means that the DNA sequence can be determined. This principle in theory allows you to determine the sequence of an infinitely long molecule, so long as it does not break. Moreover, it doesn't need complicated sample preparation for its operation! If only the DNA was pure and high-molecular, that is, it did not contain short fragments (otherwise they will be sequenced in the first place). But that's not all. In principle, this method will also allow the determination of nucleotide modifications, such as methylation!
But this is a theory, and what does it really give us now? And it gives, as I wrote earlier, a long read, up to several hundred thousand nucleotides (hundreds of thousands, Karl! And in the future, more than a million !!!). These long reads significantly improve the quality of genome assembly. And it also gives mobility and efficiency. The device is small, you can easily put it in your pocket. You can work with it almost anywhere, even at the polar station, as long as there is a laptop and a refrigerator for storing consumables. Now sequencing is more affordable than ever! And the most important thing is that we are already working with him !!! Guys are space !!! #science #sciense #nanopore #oxfordnanopore #sequencing # clandestinelab
У записи 71 лайков,
6 репостов,
1743 просмотров.
6 репостов,
1743 просмотров.
Эту запись оставил(а) на своей стене Виктор Старунов
