Differenza chiave – Microarray e sequenziamento di nuova generazione
I processi di sequenziamento del DNA sono ampiamente utilizzati nei campi della biotecnologia, della virologia, della diagnosi medica e delle scienze forensi. È un processo che determina l'ordine esatto dei nucleotidi, adenina, guanina, timina e citosina presenti all'interno di una molecola di DNA. Le procedure di sequenziamento del DNA sono diventate un acceleratore di scoperte miracolose nella ricerca medica e biologica. Questi metodi di sequenziamento si sono evoluti fino al sequenziamento di un genoma completo di singoli organismi, inclusi gli esseri umani e altre specie viventi. I microarray e il sequenziamento di nuova generazione sono moderne procedure di sequenziamento del DNA. La tecnica del microarray si basa specificamente sull'ibridazione che contiene una serie di bersagli noti. Il sequenziamento di nuova generazione si basa sulla sintesi (che utilizza la DNA polimerasi per incorporare i nucleotidi) e ha la capacità di sequenziare l'intero genoma indipendentemente dai bersagli precedentemente selezionati. Questa è la differenza fondamentale tra Microarray e Next Generation Sequencing.
Cos'è il microarray?
Il microarray di DNA viene utilizzato come strumento di laboratorio per identificare migliaia di diverse espressioni geniche contemporaneamente. È una superficie solida, cioè un vetrino da microscopio, che contiene una raccolta di macchie di DNA microscopiche stampate su di essa. Ogni punto stampato contiene una sequenza genetica nota o un gene. Queste sonde note stampate sul vetrino servono come sonde per rilevare l'espressione genica. Questo è noto come trascrittoma. L'ibridazione tra due filamenti di DNA è il principio principale su cui si basano i microarray. È l'accoppiamento di basi complementari delle sequenze di acidi nucleici con la formazione di legami idrogeno.
Figura 01: Microarray
Inizialmente, le molecole di mRNA vengono raccolte dal campione sperimentale e dal campione di riferimento ottenuto da un individuo sano. I campioni sperimentali sono ottenuti da individui malati; per esempio, un individuo che soffre di cancro. Una volta ottenuti, entrambi i campioni di mRNA vengono convertiti in cDNA (DNA complementare). Successivamente, ogni campione viene etichettato utilizzando una sonda fluorescente. Le sonde fluorescenti sono di diversi colori per distinguere il cDNA del campione dal cDNA di riferimento. Per avviare il legame delle molecole di cDNA al vetrino del microarray, i due campioni vengono mescolati insieme. L'ibridazione è il processo mediante il quale le molecole di cDNA si attaccano alle sonde di DNA sul vetrino del microarray. Una volta completata l'ibridazione, avvengono una serie di reazioni al fine di identificare e misurare l'espressione di ciascun gene con l'aspetto di colori diversi a seconda della quantità del gene espresso. I risultati del microarray vengono utilizzati nella creazione di un profilo di espressione genica che può essere utilizzato per identificare diverse condizioni patologiche.
Cos'è il sequenziamento di nuova generazione?
Next Generation Sequencing (NGS) è un metodo avanzato di sequenziamento genetico. Il suo principio è simile a quello del Sanger Sequencing, che dipende dall'elettroforesi capillare. In NGS, il filamento genomico è frammentato e legato a un filamento modello. Le basi di ogni filamento sono identificate dai segnali emessi durante il suo processo di legatura. Nel metodo di sequenziamento Sanger, sono coinvolti tre passaggi separati, sequenziamento, separazione e rilevamento. A causa di questi passaggi separati, l'automazione della preparazione del campione è limitata nella produttività. In NGS, la tecnica viene sviluppata utilizzando il sequenziamento basato su array con la combinazione dei passaggi della procedura di sequenziamento di Sanger che può causare l'esecuzione parallela di milioni di serie di reazioni contemporaneamente; ciò si traduce in alta velocità e produttività a basso costo.
Figura 02: Sviluppi in NGS
NGS è composto da tre fasi; preparazione delle librerie (creazione di librerie con l'uso della frammentazione casuale del DNA), amplificazione (amplificazione della libreria mediante amplificazione clonale e PCR) e sequenziamento. I processi di sequenziamento del genoma che vengono eseguiti per durate estremamente lunghe utilizzando la procedura di sequenziamento di Sanger potrebbero essere completati nel giro di poche ore utilizzando NGS.
Qual è la somiglianza tra microarray e sequenziamento di nuova generazione?
Sia Microarray che Next Generation Sequencing sono sviluppati utilizzando il sequenziamento basato su array
Qual è la differenza tra microarray e sequenziamento di nuova generazione?
Microarray vs Sequenziamento di nuova generazione |
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| Microarray è una raccolta di punti microscopici di DNA attaccati a una superficie solida, che viene utilizzata per misurare simultaneamente i livelli di espressione di un gran numero di geni. | NGS (Next-generation sequencing) è una tecnologia di sequenziamento del DNA ad alto rendimento non basata su Sanger che facilita il sequenziamento in parallelo di milioni o miliardi di filamenti di DNA. |
| Interazioni con l'antigene | |
| Microarray si basa sull'ibridazione composta da un insieme di target noti. | NGS si basa sulla sintesi che utilizza la DNA polimerasi per incorporare nucleotidi ed è indipendente dai bersagli precedentemente selezionati. |
Riepilogo – Microarray vs Sequenziamento di nuova generazione
Nel contesto della ricerca, il sequenziamento del DNA è diventato un importante accelerante. È ampiamente utilizzato nella biotecnologia, nella diagnosi medica e negli studi forensi. Si è evoluto e sviluppato in procedure di sequenziamento più efficienti e rapide. Microarray e NGS sono due tecniche avanzate di sequenziamento del DNA presenti. Entrambi sono sviluppati utilizzando il sequenziamento basato su array. La tecnica del microarray si basa sull'ibridazione mentre l'NGS si basa sulla sintesi, che utilizza la DNA polimerasi per incorporare i nucleotidi. Questa è la differenza principale tra Microarray e Next Generation Sequencing.
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