Applied Biosystems 3100

دستگاه‌های سکانس‌ (Sequencers) ابزارهایی هستند که برای تعیین ترتیب نوکلئوتیدها در یک مولکول DNA یا RNA به کار می‌روند. این فرآیند، که به آن سکانس‌ ژنومی گفته می‌شود، امکان مطالعه‌ی ساختار ژنتیکی ارگانیسم‌ها و تعاملات پیچیده بین ژن‌ها و محیط زیست‌شان را فراهم می‌کند. تکنیک سکانس‌ در زمینه‌های گوناگونی مانند پزشکی، کشاورزی، و علوم محیطی کاربرد دارد.

انواع تکنیک های سکانس‌:

 Sanger Sequencing: این روش که برای اولین بار توسط فردریک سنجاقکی در دهه ۱۹۷۰ معرفی شد، یکی از اولین و دقیق‌ترین روش‌های سکانس‌گیری است. این فرایند معمولاً برای قطعات کوتاه DNA (تا حدود ۹۰۰ نوکلئوتید) به کار می‌رود و در آن از نسخه‌های مارک‌شده‌ی دی‌داکسی نوکلئوتید استفاده می‌شود. سکانس‌ نسل جدید (Next-Generation Sequencing, NGS): امکان سکانس‌گیری هم‌زمان میلیون‌ها فرگمنت DNA را فراهم می‌کند، که این امر باعث کاهش هزینه و افزایش سرعت سکانس‌گیری شده است. این تکنولوژی در تشخیص پزشکی، مطالعه تنوع ژنتیکی، و تحقیقات متابولومیک کاربرد فراوان دارد. سکانس‌ تک مولکولی (Single-Molecule Sequencing): این روش‌ها قادر به خواندن DNA بدون نیاز به تکثیر آن هستند، که منجر به کاهش خطا و بهبود دقت در تعیین توالی‌های بلندتر می‌شود. تکنولوژی‌هایی مانند SMRT (Single Molecule, Real-Time) از شرکت PacBio و Nanopore Sequencing از Oxford Nanopore نمونه‌هایی از این قبیل هستند.

کاربردها:

پزشکی شخصی‌سازی شده: استفاده از اطلاعات ژنتیکی برای تشخیص و درمان دقیق‌تر بیماری‌ها. تحقیقات ژنتیکی: مطالعه تنوع ژنتیکی در انسان‌ها، حیوانات، گیاهان و میکروارگانیسم‌ها. تشخیص بیماری‌های وراثتی و مسری: شناسایی موتاسیون‌ها و عوامل بیماری‌زا. دستگاه‌های سکانس‌ نقش مهمی در پیشرفت‌های علمی امروزی داشته و به عنوان بخشی ضروری در تحقیقات پزشکی و بیولوژیکی به شمار می‌روند.

مقایسه دو تکنیک Sanger و NGS

سکانس‌ (Sanger Sequencing) و سکانس‌ نسل جدید (Next-Generation Sequencing، مخفف NGS) دو روش اصلی سکانس‌ DNA هستند که هر کدام ویژگی‌ها و کاربردهای منحصر به فردی دارند. در اینجا به بررسی تفاوت‌های اصلی بین این دو روش می‌پردازیم:

1. فناوری و روش:

Sanger: این روش از نسخه‌های برچسب‌دار دی‌داکسی نوکلئوتیدها (ddNTPs) برای تعیین توالی استفاده می‌کند. در این روش، فرآیند تکثیر DNA در حضور ddNTPs انجام می‌شود که باعث قطع زنجیره می‌شود و توالی نهایی را می‌توان با ترتیب پایان زنجیره‌های DNA تعیین کرد.

NGS: این روش از تکنیک‌هایی استفاده می‌کند که امکان خواندن میلیون‌ها فرگمنت DNA به صورت همزمان را فراهم می‌کند. NGS معمولاً از تکثیر DNA بر روی یک سطح صلب و خواندن هر فرگمنت به صورت جداگانه توسط دوربین‌های بسیار حساس استفاده می‌کند.

2. دقت و طول خوانش:

Sanger: دقت بالایی دارد و معمولاً برای خواندن توالی‌های تا 900 نوکلئوتید استفاده می‌شود. این روش برای پروژه‌هایی که نیاز به دقت فوق‌العاده دارند مناسب است. NGS: اگرچه دقت کمتری نسبت به سنجاقکی دارد، اما قادر به خواندن تعداد زیادی فرگمنت کوتاه (100-300 نوکلئوتید) در یک بار اجرا است. با این حال، پیشرفت‌های اخیر در تکنولوژی NGS دقت آن را بهبود بخشیده‌اند.

3. کاربرد:

• سنگر: به دلیل دقت بالا، برای تایید نتایج حاصل از NGS یا برای پروژه‌هایی که نیاز به خواندن دقیق توالی‌ها دارند، مناسب است.
• NGS: به دلیل توانایی در پردازش حجم بالایی از نمونه‌ها به طور همزمان، برای مطالعات ژنومیک وسیع، تحلیل اکسپرشن ژن، و تعیین توالی متاژنومیک کاربرد فراوانی دارد.

4. هزینه و زمان:

• Sanger: هزینه‌های اجرایی برای هر نمونه نسبتاً بالا است، اما برای تعداد کم نمونه اقتصادی‌تر است.
• NGS: هزینه پایین‌تری برای هر نمونه دارد وقتی که تعداد زیادی نمونه مورد بررسی قرار می‌گیرند، اما هزینه اولیه تجهیزات بسیار بالاست.این دو تکنولوژی هر کدام مزایا و معایب خاص خود را دارند و انتخاب بین آن‌ها بسته به نیازهای تحقیقاتی و محدودیت‌های پروژه صورت می‌گیرد.

معرفی دستگاه سکانس Applied Biosystems 3100

دستگاه سکانس ABI 3100 (Applied Biosystems PRISM 3100 Genetic Analyzer) یک سیستم سیکوئنسینگ DNA است که توسط کمپانی Applied Biosystems (که در حال حاضر تحت نام Thermo Fisher Scientific فعالیت می‌کند) تولید شده است. دستگاه تجزیه و تحلیل ژنتیکی ABI 3100 یک سیستم تجزیه و تحلیل DNA مبتنی بر فلورسانس با 16 کاپیلار به صورت موازی است که امکان دریافت داده‌های با کیفیت بالا و پردازش کارآمد نمونه‌ها را برای آزمایشگاه‌های تحقیقاتی پرسرعت فراهم می‌کند. این دستگاه از یک آرایه با 16 کاپیلار برای پردازش نمونه‌ها در بلاک‌های 96 یا 384 خانه ای فراهم می‌کند. با اتوماتیک کردن بارگذاری پلیمر و نمونه و تجزیه و تحلیل داده‌ها، داده‌های توالی‌سازی با کیفیت بالا را با هزینه پایین‌تر بدست آورید. تمامی نیازهای خود در زمینه توالی یابی و ژنوتیپینگ را به سرعت، دقت و قابلیت اعتماد روی یک دستگاه انجام دهید. از بین چندین نوع پلیمر و طول کپیلار انتخاب کنید. این یکی از مدل‌های اولیه در سری است که شامل 3130 و 3500 Genetic Analyzers نیز می‌شود. 3100 در آزمایشگاه‌های تحقیقاتی، بالینی و قانونی مختلف استفاده شده است.

نحوه عملکرد:

الکتروفورز کاپیلاری: دستگاه 3100 Genetic Analyzer از الکتروفورز کاپیلاری برای جدا کردن قطعات DNA بر اساس اندازه آنها استفاده می‌کند. این دستگاه از کاپیلارهای نازک پر شده با یک محلول پلیمر استفاده می‌کند. هنگامی که یک میدان الکتریکی اعمال می‌شود، قطعات DNA با سرعت‌های وابسته به اندازه آنها از طریق کاپیلارها مهاجرت می‌کنند. تشخیص فلورسانس: هنگامی که قطعات DNA از یک نقطه تشخیص عبور می‌کنند، توسط یک لیزر روشن می‌شوند و فلورسانس تولید می‌کنند. نور گسیل شده تشخیص داده شده و داده‌های حاصل به یک گراف ترجمه می‌شود، که توالی یا اندازه قطعات را نمایش می‌دهد.

ویژگی‌های دستگاه سکانس ABI 3100 عبارتند از:

سرعت و دقت: ABI 3100 یک دستگاه سریع و دقیق برای سیکوئنسینگ DNA است که توالی نوکلئوتیدها را با دقت بالا تعیین می‌کند. اندازه‌گیری طول توالی: دستگاه قادر به اندازه‌گیری توالی‌های DNA به طول حداکثر 500 پایه است. اتوماسیون: دارای سیستم اتوماتیک برای اجرای آزمایش‌ها و تحلیل داده‌ها است. توالی‌یابی DNA: دستگاه 3100 می‌تواند توالی‌یابی Sanger را انجام دهد، یک روش مورد استفاده برای تعیین توالی نوکلئوتیدی قطعات DNA. تجزیه و تحلیل قطعه: این شامل کاربردهایی مانند تجزیه میکروساتلایت، AFLP، ژنوتیپ‌سازی SNP و بیشتر است. انعطاف‌پذیری: دستگاه 3100 Genetic Analyzer طراحی شده است تا تعادلی بین ظرفیت و قابلیت انعطاف‌پذیری ارائه دهد، که آن را مناسب برای هر دو نوع آزمایشگاه کوچک و بزرگ می‌کند. 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 3100 با ویژگی‌های امنیتی مختلفی طراحی شده است و برای عملکرد مداوم شناخته شده است. سهولت استفاده: طراحی 3100 تاکید بر کاربرپسند بودن دارد، با رابط‌های نرم‌افزاری بصری و روش‌های ساده برای راه‌اندازی اجراها و تغییر مواد مصرفی.

کاربردها و تشخیص بیماری

تحقیقات ژنتیکی: ABI PRISM 3100 معمولاً در تحقیقات ژنتیکی از جمله تعیین توالی DNA، ژنوتیپ و تشخیص جهش استفاده می شود. حساسیت و دقت آن، آن را برای مطالعات دقیق ژنتیکی مناسب می کند. تشخیص بیماری: این تحلیلگر در تشخیص جهش های ژنتیکی مرتبط با بیماری ها بسیار مهم است. این می تواند جهش در ژن های مرتبط با سرطان، اختلالات ژنتیکی و سایر شرایط ارثی را شناسایی کند. کاربردهای آن در تشخیص های پزشکی با تجزیه و تحلیل تغییرات ژنتیکی به تشخیص و مدیریت زودهنگام بیماری ها کمک می کند. تحقیقات سرطان: آنالایزر ژنتیک 3100 در انکولوژی برای شناسایی جهش در انکوژن ها و سرکوبگرهای تومور استفاده می شود. این اطلاعات برای درک پیشرفت سرطان و برای توسعه درمان های هدفمند حیاتی است. بیماری های عفونی: همچنین در مطالعه پاتوژن ها، به ویژه در شناسایی جهش هایی که باعث مقاومت دارویی یا افزایش حدت در عوامل عفونی می شوند، استفاده می شود.
ABI PRISM 3100، اگرچه آخرین مدل از این سری نیست، اما به دلیل عملکرد قوی و طیف گسترده کاربرد در تجزیه و تحلیل ژنتیکی، همچنان یک ابزار ارزشمند در هر دو زمینه تحقیقاتی و بالینی است.

در ادامه مقاله ای را با هم مرور میکنیم که در مورد مطالعات دقت با استفاده از دستگاه ABI Prism 3100 Genetic Analyzer، کاربردهای آن در زمینه پزشکی قانونی را توضیح می‌دهد.

لینک دانلود مقاله

این مطالعه با اجرای چندین دور از نردبان آللی AmpFSTR Identifiler، DNA کنترل مثبت کیت 9947A و قطعه‌ای ۲۵۰ جفت بازی از استاندارد اندازه داخلی (GeneScan LIZ-500) انجام شده است. داده‌های دقت داخلی و بین دوره‌ای نشان‌دهنده تکرارپذیری اندازه‌گیری دستگاه 3100 برای کاربردهای پزشکی قانونی است. این داده‌ها برای کمک به تعیین آلل‌های نامعمول و متغیر (یعنی آلل‌های “خارج از نردبان”) استفاده می‌شوند و همچنین امکان پرداختن به نوسانات سیستماتیک ناشی از تغییرات دما، اثرات پلیمر (POP-4) یا کاپیلاری و تلاش‌های مربوط به عیب‌یابی را فراهم می‌آورد.

دستگاه ABI Prism 3100 Genetic Analyzer اغلب در زمینه‌های تحقیقاتی و بالینی برای تشخیص و تجزیه و تحلیل نمونه‌های DNA استفاده می‌شود، به ویژه در پزشکی قانونی و ژنتیک. این دستگاه برای تشخیص بیماری‌های ژنتیکی و مطالعه تنوع ژنتیکی انسانی به کار رفته و می‌تواند در شناسایی و تحقیق جهش‌های ژنتیکی مرتبط با بیماری‌های مختلف کاربرد داشته باشد. در ادامه، به چند نمونه از بیماری‌ها و شرایطی اشاره می‌کنم که در تشخیص آن‌ها از این دستگاه استفاده می‌شود:

1. سرطان‌ها: جهش‌های ژنتیکی خاصی که در سرطان‌ها رخ می‌دهد، مانند جهش‌های ژن KRAS، می‌توانند با استفاده از این دستگاه شناسایی شوند. تجزیه و تحلیل دقیق این جهش‌ها به درک مکانیسم‌های بیماری و توسعه درمان‌های هدفمند کمک می‌کند.
2. بیماری‌های ارثی: دستگاه می‌تواند برای تشخیص بیماری‌هایی که به صورت ژنتیکی منتقل می‌شوند، مانند بیماری‌های متابولیکی، اختلالات نقص ایمنی و بیماری‌های نورودژنراتیو استفاده شود.
3. شناسایی پاتوژن‌ها: در زمینه میکروبیولوژی، این دستگاه می‌تواند برای شناسایی و تفکیک گونه‌های مختلف باکتریایی و ویروسی استفاده شود، که می‌تواند در تشخیص سریع عفونت‌ها و انتخاب روش‌های درمانی مناسب مفید باشد.
4. تعیین پدری و خویشاوندی: در موارد مربوط به قانون، مانند تعیین پدری یا شناسایی افراد در صحنه‌های جرم، دستگاه می‌تواند برای تعیین نمونه‌های DNA و مطابقت دادن آن‌ها با نمونه‌های موجود استفاده شود. این کاربردها نشان دهنده تنوع و انعطاف پذیری دستگاه ABI Prism 3100 Genetic Analyzer در زمینه‌های مختلف پزشکی و تحقیقاتی است.

دانلود کاتالوگ این محصول

نگاه کلی

 دستگاه 3100 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 NGS و توالی یابی سنگر با مشاوران ما در ماناتک تماس حاصل فرمایید.