دستگاه سکانس 3500 ABI

تکنیک توالی یابی سنگر، که به نام مخترعش فردریک سنگر نامگذاری شده است، یک روش مهم در بیوتکنولوژی برای تعیین توالی DNA است. این روش بر پایه خاتمه زنجیره دی اکسی نوکلئوتید توسط DNA پلیمراز در فرایند همانندسازی DNA استوار است. در این روش، ابتدا یک رشته DNA تک رشته ای و یک پرایمر لازم است. پرایمر یک رشته کوتاه از نوکلئوتیدها است که به عنوان نقطه شروع برای سنتز رشته جدید DNA عمل میکند. سپس، DNA پلیمراز، دی اکسی نوکلئوتیدتری فسفاتها (dNTPها) و دی دی اکسی نوکلئوتید تری فسفات های تغییریافته (ddNTPها) به واکنش اضافه میشوند. ddNTPها مانع از ادامه سنتز رشته DNA میشوند، زیرا فاقد گروه ۳’-OH هستند که برای تشکیل پیوند فسفودی استر بین دو نوکلئوتید لازم است. توالی یابی سنگر به صورت چهار واکنش موازی انجام میگیرد که هر کدام شامل چهار نوع دی اکسی نوکلئوتید (dATP، dCTP، dGTP، dTTP) به همراه درصد کمی از یکی از انواع دی دی اکسی نوکلئوتید (ddATP، ddGTP، ddCTP، یا ddTTP) میباشد. این کار باعث میشود که سنتز رشته جدید DNA در نقاط تصادفی متوقف شود و رشته هایی با طولهای متفاوت تولید شوند. پس از اتمام واکنش، قطعات DNA حاصل حرارت دناتوره میشوند و بر اساس اندازه در ژل پلی آکریل آمید-اوره جدا میشوند. با استفاده از برچسب های رادیواکتیو یا فلورسنت بر روی ddNTPها یا پرایمر، میتوان قطعات DNA را در ژل تشخیص داد و توالی DNA را خواند. این روش به دلیل دقت بالا و امکان اتوماسیون، برای مدت زمان طولانی به عنوان استاندارد طلایی توالی یابی DNA شناخته شده بود و هنوز هم در پروژه های کوچکتر و برای درستی سنجی نتایج توالی یابی نسل بعدی استفاده میشود.

Applied Biosystems 3500

دستگاه سکانس 3500 (Applied Biosystems Sanger Sequencing 3500 Genetic Analyzer) یک سیستم اتوماتیک سیکوئنسینگ DNA است که توسط کمپانی Applied Biosystems (که در حال حاضر تحت نام Thermo Fisher Scientific فعالیت می‌کند) تولید می‌شود. این دستگاه برای انجام آنالیزهای سیکوئنسینگ DNA در سطح مولکولی و تعیین توالی نوکلئوتیدها در یک نمونه DNA استفاده می‌شود. دستگاه سکانس 3500  ابزاری پیچیده است که به طور گسترده در تحقیقات و تشخیص ژنتیک استفاده می شود. این ابزار، از طریق فناوری الکتروفورز مویرگی، نقش مهمی در توالی یابی DNA و تجزیه و تحلیل قطعه ایفا می کند و امکان تجزیه و تحلیل دقیق پروفایل ژنتیکی را فراهم می کند. یکی از کاربردهای اولیه آنالایزر ژنتیک 3500 در زمینه تشخیص پزشکی به ویژه در شناسایی و تحقیق جهش های ژنتیکی مرتبط با بیماری های مختلف است. به عنوان مثال، در تشخیص جهش‌های ژن KRAS که در تشخیص سرطان مهم هستند، مفید است. ژن KRAS اغلب در سرطان ها جهش می یابد و تجزیه و تحلیل آن می تواند به درک مکانیسم بیماری و توسعه درمان های هدفمند کمک کند (انجمن آمریکایی برای تحقیقات سرطان). علاوه بر این، آنالایزر ژنتیک 3500 در شناسایی انسان و تجزیه و تحلیل پزشکی قانونی، به ویژه در شرایطی که نیاز به تجزیه و تحلیل DNA با توان بالا دارد، استفاده می شود. این امر آن را به ابزاری ضروری در آزمایشگاه‌های پزشکی قانونی برای تجزیه و تحلیل نمونه‌های DNA برای کمک به تحقیقات صحنه جرم و حل مسائل پدری یا خویشاوندی تبدیل می‌کند (شرکت Promega). این سیستم برای اطمینان از دقت و انعطاف بالا در شرایط آزمایشگاهی دقیق طراحی شده است و نتایج قابل اعتمادی را ارائه می دهد که برای تحقیق و تشخیص بسیار مهم است. این نرم افزار از طیف گسترده ای از کاربردها از تحقیقات پایه گرفته تا تست های تشخیصی پیچیده پشتیبانی می کند و تطبیق پذیری و تطبیق پذیری آن را در محیط های مختلف علمی و پزشکی نشان می دهد (Thermo Fisher Scientific).

اجزای سیستم:

آنالایزرهای ژنتیکی Applied Biosystems 3500 و 3500xL به شرح زیر عرضه می شوند:

• ابزار الکتروفورز کاپیلاری (مویرگی)
• array و پلیمر 8 مویرگی (سیستم 3500) یا 24 مویرگی (سیستم 3500 xL)
• توالی‌یابی DNA و/یا معرف‌ها و مواد مصرفی آنالیز قطعه برای صلاحیت سیستم
• سیستم کامپیوتر Dell™ با مانیتور صفحه تخت
• نرم افزار یکپارچه برای کنترل ابزار، جمع آوری داده ها، کنترل کیفیت و آنالیز خودکار فایل های نمونه برای فراخوانی پایه و اندازه قطعه

ویژگی‌ها و کاربردهای دستگاه سکانس ABI 3500 عبارتند از:

ویژگی ها:

تجزیه و تحلیل قطعه: این شامل کاربردهایی مانند تجزیه میکروساتلایت، AFLP و ژنوتیپ‌سازی SNP است. انعطاف‌پذیری: 3500 Genetic Analyzer در دو پیکربندی موجود است: 3500 (8-کاپیلاری) و 3500xL (24-کاپیلاری)، که به آزمایشگاه‌ها امکان انتخاب بر اساس نیازهای خود را می‌دهد. نرم‌افزار تجزیه و تحلیل داده‌ها: این دستگاه با نرم‌افزار مرتبط برای جمع‌آوری و تجزیه و تحلیل داده‌ها همراه است، که به پژوهشگران کمک می‌کند تا نتایج را تفسیر کنند. امنیت و قابلیت اطمینان: سری 3500 با چندین ویژگی امنیتی طراحی شده است، از جمله یک لیزر حالت جامد و یک سیستم حرارتی بهبود یافته. همچنین برای استفاده تشخیصی در مناطق مختلف ساخته شده است. سهولت استفاده: طراحی این دستگاه تاکید بر کاربرپسند بودن دارد، با ویژگی‌هایی مانند رابط لمسی و مواد مصرفی آسان برای تغییر. سرعت و دقت: ABI 3500 یک دستگاه سریع و دقیق برای سیکوئنسینگ DNA است که امکان تعیین توالی نوکلئوتیدها با دقت بالا را فراهم می‌کند. اندازه‌گیری طول توالی: دستگاه قادر به اندازه‌گیری توالی‌های DNA به طول حداکثر 1,000 پایه است. اتوماسیون: دارای سیستم اتوماتیک برای اجرای آزمایش‌ها و تحلیل داده‌ها است.

کاربردها:

پروژه‌های تحقیقاتی: ABI 3500 برای پروژه‌های تحقیقاتی در زمینه‌های ژنومیک، فرادرمانی ژنی، بیولوژی مولکولی، و اکتشاف داروها مورد استفاده قرار می‌گیرد. تحقیقات علمی: در تحقیقات دانشمندان برای درک بهتر رفتار DNA و تحلیل ویژگی‌های ژنتیکی انواع مختلف سازمانی و زیستی استفاده می‌شود. تشخیص بیماری: ABI 3500 برای تشخیص بیماری‌های ژنتیکی و مورد استفاده در پروژه‌های جداسازی DNA مرتبط با بیماری‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. پروژه‌های جهانی: در پروژه‌های جهانی مانند پروژه نصف نگر (The Human Genome Project) برای تعیین توالی DNA انسان مورد استفاده قرار گرفته است.

موارد مصرفی

دستگاه 3500 Genetic Analyzer از شرکت Applied Biosystems نیز برای توالی‌یابی DNA و تحلیل فراگمنت‌ها استفاده می‌شود. مواد مصرفی مورد نیاز برای این دستگاه شامل چندین کامپوننت اصلی است که برای تضمین عملکرد صحیح و دقیق دستگاه ضروری هستند:

کیت‌های توالی‌یابی (Sequencing Kits): این کیت‌ها معمولاً شامل دی‌نوکلئوتیدهای فلورسنتی، آنزیم‌های DNA پلیمراز، و بافرهای واکنشی لازم برای انجام واکنش‌های توالی‌یابی هستند. برای مثال، BigDye Terminator v3.1 Cycle Sequencing Kit یکی از محبوب‌ترین کیت‌ها برای استفاده در این دستگاه است. محلول‌های الکتروفورزی (Electrophoresis Solutions): محلول‌هایی مانند POP-7 Polymer برای 3500/3500xL Genetic Analyzers استفاده می‌شوند تا مولکول‌های DNA بتوانند درون کپیلری‌ها به درستی جداسازی شوند. کپیلری‌ها و صفحات نمونه (Capillaries and Sample Plates): کپیلری‌ها لوله‌های باریکی هستند که برای الکتروفورز استفاده می‌شوند و صفحات نمونه مکان‌هایی هستند که نمونه‌ها در آن‌ها قرار می‌گیرند قبل از اینکه برای توالی‌یابی به دستگاه انتقال داده شوند. کیت‌های تمیزکاری (Cleaning Kits): برای نگهداری و پاک‌سازی دستگاه از آلودگی‌ها و جلوگیری از تداخل در نتایج توالی‌یابی. این کیت‌ها به حفظ کارایی دستگاه کمک می‌کنند و شامل مواد شیمیایی خاصی هستند که برای پاکسازی داخل کپیلری‌ها و سایر قسمت‌های دستگاه استفاده می‌شود. سایر مواد مصرفی: شامل برچسب‌ها، دستکش‌های یکبار مصرف، و مواد دیگر که در فرآیند آزمایش و نمونه‌برداری مورد نیاز هستند. این مواد مصرفی برای تضمین دقت و کارآیی بالا در عملیات توالی‌یابی DNA با دستگاه 3500 Genetic Analyzer ضروری هستند. استفاده از مواد مصرفی توصیه شده و مطابق با دستورالعمل‌های سازنده برای به دست آوردن نتایج دقیق و قابل اعتماد حیاتی است.

تفاوت مدل های دستگاه سکانس 3500 با 3130 و 3100

آنالایزر ژنتیکی ABI PRISM 3100:
این یک مدل قبلی و قدیمی تر است است و به طور معمول شامل 16 مویرگ است. این برای آزمایشگاه های کوچک و متوسط مناسب است. این سیستم بر روی برنامه های کاربردی ساده تمرکز می کند و آن را به یک انتخاب اساسی اما قابل اعتماد برای تجزیه و تحلیل ژنتیکی تبدیل می کند.
آنالایزرهای ژنتیکی 3130/3130xl:
این مدل ها نشان دهنده ارتقای قابل توجهی نسبت به 3100 هستند که عملکرد و انعطاف پذیری بیشتری دارند. مدل 3130 دارای 4 مویرگ است، در حالی که 3130xl دارای 16 مویرگ است که قابلیت های توان عملیاتی بالاتری را ارائه می دهد. آنها کیفیت داده های بهبود یافته ای را ارائه می دهند و از برنامه های کاربردی پیشرفته پشتیبانی می کنند، که آنها را برای محیط های آزمایشگاهی سخت تر مناسب می کند.
آنالایزرهای ژنتیکی 3500/3500xL:
همان گونه که در بالا گفته شد، جدیدترین در این سری، این مدل ها بالاترین عملکرد و انعطاف پذیری را ارائه می دهند. آنها در پیکربندی‌های 8 مویرگی (3500) یا 24 مویرگی (3500xL) در دسترس هستند و نیازهای توان عملیاتی بالاتر را نیز برآورده می‌کنند. این آنالایزرها از فناوری پیشرفته با ویژگی هایی مانند ارزیابی کیفیت داده ها در زمان واقعی، کنترل حرارتی پیشرفته برای نتایج ثابت، و لیزر حالت جامد که قابلیت اطمینان را بهبود می بخشد و نیازهای تعمیر و نگهداری را کاهش می دهد، ترکیب می کنند. آنها به طور خاص برای پشتیبانی از برنامه های پیچیده مانند شناسایی انسان و تحقیقات ژنتیکی دقیق، با ابزارهایی برای افزایش امنیت داده ها و بهینه سازی گردش کار طراحی شده اند. هر مدل متوالی در این سری بهبودهایی را در کیفیت داده، توان عملیاتی و سهولت استفاده ارائه می‌کند، با سری 3500 که پیشرفته‌ترین آنهاست، از سخت‌ترین برنامه‌ها پشتیبانی می‌کند و کارایی گردش کار قابل توجهی را برای محیط‌های با توان بالا ارائه می‌کند.

دستورالعمل‌هایی برای استفاده از یک سیستم و دستگاه سکانس 3500

در انتها مقاله ای را با هم مرور میکنیم که در آن درباره مقایسه کارآمدی تشخیص جهش‌های سوماتیک در ژن EGFR بین دو روش تجزیه و تحلیل ذوب دمای بالا (HRM) و توالی‌یابی سنجر (Sanger Sequencing) در سرطان ریه است.

تمرکز این مطالعه بر روی بهبود توانایی تشخیص حضور جهش‌های جزئی در نمونه‌های DNA با استفاده از این تکنیک‌ها بوده است.

دانلود لینک مقاله

چکیده و نتایج کلیدی مقاله:

• تجزیه و تحلیل HRM: این روش به دلیل هزینه کمتر و سرعت بالا برای غربالگری اولیه جهش‌های سوماتیک مفید است، اما برای تایید جهش‌های شناسایی شده نیاز به تایید بیشتر از طریق توالی‌یابی سنجر دارد.
• حساسیت و ویژگی: HRM در تشخیص جهش‌ها، حساسیت ۱۰۰٪ و ویژگی کمتری نسبت به توالی‌یابی سنجر داشت، اما می‌تواند به عنوان یک تست غربالگری اولیه مفید باشد.

کاربرد دستگاه:

دستگاه‌های تجزیه و تحلیل ژنتیکی مانند ABI 3500 در این مطالعه برای توالی‌یابی و تجزیه و تحلیل HRM استفاده شده‌اند که نشان‌دهنده توانایی آن‌ها در انجام آزمایش‌های دقیق و حساس ژنتیکی است، به ویژه در تشخیص جهش‌های مرتبط با سرطان.

این نوع دستگاه‌ها امکان تحلیل سریع و دقیق را فراهم می‌آورد، که برای مدیریت بهینه بیماران مبتلا به سرطان ضروری است. توانایی تشخیص جهش‌های خاص در سطوح بسیار پایین DNA از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است، زیرا این امر به پزشکان امکان می‌دهد درمان‌های هدفمند را برای بیماران انتخاب کنند که بر اساس ویژگی‌های ژنتیکی خاص آن‌ها طراحی شده است.

نگاه کلی

 دستگاه 3500 به دلیل دقت بالا و سرعت در توالی یابی DNA، ابزاری کلیدی در زمینه های تحقیقاتی و تشخیصی محسوب میشود و برای تحقیقات ژنومیک، تشخیص بیماریهای ژنتیکی و پروژه های تحقیقاتی مختلف بسیار مناسب می باشد. جهت دریافت مشاوره و خرید انواع دستگاه های سکانس و توالی یابی سنگر با مشاوران ما در ماناتک تماس حاصل فرمایید.