Ngs6. یابی توالی(DNA sequencing) DNAزمان از را درازی راه
دهه در دوبعدی کروماتوگرافی1970است کرده طی تاکنون.
ی ه ااوس اهاب اابیای اوالیات روا دو اوراوه ااابSangerو ااراناهمک و
MaxamGilbert &اااس در1977اتازیس اااب ارتاام اوما ع ،
شدند ادینی بن و بزرگ تحوالت دچار شناسی.
روا ،گرف،اه شاکل روا دو اان م ازSangerدر ساهولت ات ع باه
اااتاالع م در اارهاروزم و ااهام ع ااوردام روا ااالای ااواناعن ااهاب ،اااماانج
اداگردی ادیلاتا اولیامولک.ی ه اروا ،روا اژاای اشا ل اهاب اهااینک اااتاومان
سا در که انسان1990ساا در ر باود شاده شاروع2003باا دی ما
د رس ایان به ت موفق.
6
7. کمپانیApplied Biosystemsیاابی تاوالی دودکاار دسا،هاه ژ اولا
نهی اااااااویام اااااااورزاالک،روف روا ااااااااااس اااااااراب(Capillary
Electrophoresis ) CEکرد معرفی را.AB370ساا در1987
وAB3730xlسا در1998طار در کاه بودناد هاایی دس،هاه ژ اول
گرف،ند مرار اس،فاده مورد انسان نوم ه رو.
7
8. ،شارف هاای ی تکنولاو باه از ن و بشری دانش شرفت بااز اسا،فاده ه
تاا ،نااود ژ محققا رشاد به رو ازهای ن گوی جواب ،موجود های روا
سا در اینکه2004باه بااال مجام باا زماان هم یابی توالی روا ژ اول
شد رونمایی تجاری صورت.
یاابی توالی روا از س جدید ی تکنولو ری گ شکل ت ع بهساانهر
،عناوان با ی تکنولو ایژNext Generarion Sequencing
(NGS)اداگردی ایامعرف.از ش ااب اتاگبش از اسا اونااکن10از اااس
کاربردهای ژ اولNGSتاا ی دهناده نشان ر اد می ع های یاف،ه ،ر
باشد می ال ،ن م ع بر ی تکنولو ایژ ق عم.
8
9. ت یاا ناوم کال تاوالی تاوان مای ی تکنولاو ایاژ ی ه وسا به امروزهنهاا
ممکا زماان کم،ریژ در و باال ار بس دمت با را آن از محدودی مسمتژ
داد مرار آزمایش و بررسی مورد مناسب ار بس ای هزینه با و.
ااااتاالع م ، ی اااواتکنول اااسژاایسس از ااا،فادهااس اااساابDNAااا،انیاباس ی
(ancient DNA)است داش،ه دوبی های فت شر.
9
10. ااادهاش اااناد،هاش اااااه اااومان اااددامج ااااببای اااوالباتResequencing))
رایج كاربسسسسسردها از یكب آن از بخشی یا نوم كلNGSكاه اسات
اسایباشنسسساسسس اراابSNP، اااه((Insertion / deletionاداداتع ،
است اس،فاده مابل ساد،ار رات تغ و نب ها نسخه.
اااس در اومان اددامج ااببای اوالبات ه اروا ژ اااول2005اراب و
تكنولاو از اسا،فاده باا واتسون دك،ر دون نمونه رو454
است گرف،ه انجام.
10
11. زماان در كاه اناد شاده ابداع جدید ها ا رو ،ها هزینه كاهش برا
كنناد ماب توالب ژ تع را ها نمونه از بزرگب طو ،تر كوتاه.باطاور ه
عاات م یابب توالب ب كDNAتاوالب جدیاد هاا اا تكن از اسا،فاده باا
ااهمس الامرام اهاب اازا ن انهراس روا اااب ااببای اوالبات ا ارداب ،ااببایانه
كااه شادت باه را یاابب تاوالب هزینه و زمان ه مسئ ایژ ،ندارد سازش
است داده.
م چندیژ د تول ،یابب توالب نوع ایژ دیهر توجه مابل مزیتتاوالب اون
،اسا مورد س،م س نوع و نظر مورد هدا به بس،ه م،وس طو به، فاده
باشاد ماب بااال صحت و دمت با روز چند یا ساعت چند طب در تنهاکاه
باشد می ع وس ا مق در یابب توالب ژ ما.
11
12. ااواتكنول ااژاای اااات ااداش اااباس ، آن ااازیاس اااریاوتج ااااه ااباگ وی ااژاای
ب هاا آزمایشاهاه اب ا و شاده ساانهر یاابب توالب روا جایهزیژ،وانناد
اارهابه آن از اازرگاب ااومبان اااببای ااوالبات اازامراك از اا،قلامس ااوراط ااهاب
كنند بردار.
ا تكن ارزشمند مزایا كنار در كه است ذكر به الزم�NGS،ز آنال
ایااژ در چااالش بزرگ،ااریژ ، یااابب تااوالب ز ا ماصاال م عظاا هااا داده
افزار ناارم ،شاارف،ه وترهااا كامپ ازمنااد ن كااه باشااد مااب نااه زمهااا
است كافب تخصص و دانش ژ همچن و ها داده ز آنال برا داص.
افزارهاای نارم ،فاون ماوارد رفاع به از ن امسا با و ماضر ما در
ر تفس و ل تح و تجزیه تخصصیNGSاست شده طرامی.
12
13. چ ،اال ،ن ی ناه زم در بازرگ شرفت ایژ با ه راب در امروزهنادیژ
ااوتام،ف ااریاتج رواNGSایاک ،ن ااتاع اط اهاب اابیای اتادس اتاجه
ار گ مای مرار اس،فاده مورد ش ،مخ ها شركت توس ،ش،ر بدر کاه د
ردازیم می آنها شر به ذیل:
13
14. سااا در تجاااری ااور ب کااه مااورد ژ اولاا2004دساا،هاه ،شااد معرفاای
Roche/454FLX Pyrosequencerبود.
ااااااااایامرارت اااااااااوالبات ژ اااااااااا تع روا از ااااااااا،هاهادس اااااااااژاای
(Pyrosequencing)اركتاش ااتوس اهاک ،ارداک ایام ا،فادهااسLife
Sciencesشاااركت توسااا هاااا بعاااد روا ایاااژ و شااانهاد امریکاااا
Rocheشد دریدار س سوی.
ااااب ااراهاهم اایارونق ااتااس ااراذک االامابااایرنان ااااروا اارعا،مخااروا
ن سکونسااایاااابیتوالی بااارایDNAاسااات.ارشاااد معااااون رونقااای
شرکتایلومینادارد م،عددی مقاالت و اد،راعات و بوده.
14
15. عاااات م روا ایاااژ درDNAمحااا یاااا در آب ااارات م دادااال در
ناب رو(ون امولساPCR)اوداش ماب ارا تكث.ارا م ایاژ از اداماك هار در
اوااله ااای آب اتDNAابام الام،ص اازگرا آ ااای اهاب اهاك دارد ارارام
شا ماب ایجااد فشارده اونب ك یاا آن ار تكث ار ا بار نهایات در و شودود.
كاول ماد در مجام با چاها زیاد تعداد ماو دوان توالب دس،هاه،ر
مخصاوص آنازیم و داناه یاا مااو هاا چاهاا ایژ از كدام هر كه است
اسات تاوالب ژ ا تع.فراز لوسا آنازیم از ، سا،م س ایاژ(Luciferase
Enzyme)اد ئوت نوك هار ص تشخ برا كند مب نور د تول كهباه كاه
رش،هDNAكند مب اس،فاده شود مب افزوده شده ل تشك تازه.
ی تکنولو شرفت باRocheهاای مولکاو تاوان مایDNAاو ب
تا1000کرد یابی توالی را باز جفت.
15
20. كمپانبSolexaساا در كه٢٠٠٦دسا،هاهGenome Analyzer
اااس در ارداك اهاارار اازاراب اهاب را٢٠٠٧اانباكمپ ااتوسIllumina
اامان اااب بعاد اهاب اانازم آن از و اداش دریادارIllumina / Solexa
شود مب شناد،ه.
سا اوایل در2010Illumina،سا،م سHiseqاراراه باازار باه را
م اس،فاده توالب ژ تع برا البکر فون اس،رات از كه كردكند ب.اماا
است ش،ر ب ار بس ب ما نسخه با مقایسه در آن دروجب.
20
21. ب ولاب دهناده ایاان هاا رن ت داص از اس،فاده با توالب ژ تع روا ایژرگشات
ابیر(Reversible Dye-Terminators)اسات شاده طراماب.عاات م اب،ادا
مولكو شده شكس،هDNAتكث ساپس و وصال ید اسا به م،صل ازگرها آ بهار
اوداش ابام(Bridge Amplification)اداده ابام ل اكاتش.اازاب اوعان ااراچه اپساس
ابیر برگشت ولب دهنده ایان ها رن به م،صل(RT-bases)ماب واكانش باه
با ،باشد داش،ه وجود اتصا برا مناساب محل كه صورتب در باز هر و شودآن ه
وا محا از و شاده شسا،ه آزاد هاا اد ئوت نوك ساپس و شود مب م،صل ه نامكانش
به ه مرم هر در د ئوت نوك یا تنها و ،شود مب مباDNAشاود ماب اضاافه.در
تصاوی ورسانت ف باا شاده نشااندار هاا اد ئوت نوك از ناب دورب لحظاه ایژباردار ر
ادانمای ابام.ادارش ادهاكنن اشام،وم ااناای درDNAاراس از'3اااه انشاواك ااتوس
شود مب از آ بعد چرده و شود مب جدا ایب م ش.
21
27. اانباكمپSOLiDاااس در٢٠٠٦اقاطری از ااببای اوالبات اواتكنول
اتصا(Sequencing- by-ligation)و كرد معرفب بازار به را
اركتاش ااتوس ازا ن اااس ژ ااهم در(Applied Biosystems -
ABI)شد دریدار.
امارهاش اایاه االا تکن اداهمانن ازا ن روا اژاای1و2اایاه اهاک،ابخان از ،
گ می بهره یابی توالی جهت ،ور آدا ی ه وس به گرف،ه شکلرد.
تاا دسا،هاه اجارا هر در اب،دا درGb٣اماا ،گردیاد ماب مرارات تاوالب
در٢٠٠٩اااواناعن اااتاتح ااادا،م اااژاای از اااداجدی نساااخه ،Plus 3
™SOLiDاز ش با اجارا هار در است مادر كه شد معرفب٦٠Gb
كند مرارت توالب.
27
28. ،ااوالیات ژ ااا تع از ش ااا روا ااژاای درDNAاز ده اااوش ااااه ااهادان اااتوس
ناب رو هاا ماااب در ازگر آAqueous droplets within an oil
phase ))شود مب ر تكث(Emulsion PCR).هاا مااب ایژ از كدام هر
هاا مولكاو از نسخه یا ماوDNAید اسا ي سا بار كاه اسات مشاابه
دارد مرار ا شه ش.
جایه كه صورتب در و شود مب باز ا رش،ه دو ها د ئوت هونوك الها اه
شاود ماب م،صال آن باه كند دا اتصا برا مشابه.اسات ذكار باه الزمكاه
مقا الاماب ،روا اژاای در ااتاع م اواط و اتا ف ك ،اوالبات ژ اا تع اهاج ،ناااب اهایس
است نا وم ای روا.
آنازیم از اسا،فاده روا ایژ بارز ت دصوصligaseهاای اروب و هااز ل
اس داده افزایش زیادی ار بس زان م به را روا دمت که است دار نشانت.
28
31. شااید کاه ب ،آنهاا ناکارآمادی ال دل به نه روشها ایژ کم،ر کاربردشا،ر ب
و دسا،هاهها فاروا در مربوطاه های کمپانی کم،ر ت فعال برایداناش
باشد مربوطه.است شده اورده زیر در روشها ایژ از تعدادی:
31
32. شركتPacific Bioscienceتاوا وژ ا تع روا كنناده اباداع کانادالب
(Single Molecular Real Time) SMRTاسات.روا ایاژبار
ساز همانند عب طا فرآیند و اساDNAكاارآیب از كاه شاده طرامب
اتااس اوردارابرد ااالیباب ا،بادرس و.ااوریافنSMRTان،زاس ااهدهامش
DNAسازد مب بیر امكان وموع زمان همان در را.
32
33. ا تع جدیاد نسل برا شنهاد ها روا ژ اول از دیهر یكبتاوالب ژ
روا اهاب اوالبات ژ اا تع ،اااهPolonyدر ااروارداه اهاهادانش در اهاك اوداب
اااس2005اداش اداعااب اومان الاكام اوالبات ژ اا تع ارااب.روا ااای اژاای
بود روا چند از اب ترك.شاركت توسا ور فنسا ایژABI(آمریكاا)
شد دریدار.
33
34. تااااوالب ژ اااا تع رواMassively Parallel Signature
Sequencing - MPSSساا در باار ژ اولا بارا1992شانهاد
شد.هم بیرشاهرها انفصا و اتصا مانا بر روا ایژ اسازماان
است د ئوت نوك چهار افزایش با.
تن و نشاد ارایاه باازار باه روا ایاژ ،سام مكان ادگب چ دااطر بهدر هاا
ردادات دهاب سارویس باه روا ایاژ كنناده شانهاد آزمایشهاه همان.
اااس در2004اركتاش ااتوس روا اژاایSelectraاداش ادهادری.اهاک
ابامناس ااربرداك روا ااای اورتاص اهاب را آن ،اردناك اهان به از اسا
داد ارایه سن،ز با همزمان توالب ژ تع برا.
34
35. باه یاابب تاوالب سا،م س جدیادتریژ ماضار ماا دریل تلوالي سلوت نسللابي
“Next-Next-Generation Sequencing"است معروا.
تا دوم نسال هاا اا تكن باا مقایساه در تكنولو ایژ مم،از ها گب ویوالب
یاببNGS))ار تكث باه ااز ن عادم ،DNAواكانش بااPCRكاه باشاد ماب
است شده یابب توالب برا الزم زمان كاهش و دمت افزایش باعث.
سا،م س ایاژ توسا شاده مرارات ها توالب م،وس طو ژ همچن١٣٠٠bp
دوم نسال هاا دسا،هاه تماام توسا شاده دوانده ها توالب طو از كه است
است ش،ر ب.
35
36. اانباكمپ ااتوس ااراب ژ اااولHelicos Bioscienceاامان اااب و ابامعرف
تجااریThe Helicos Heliscopeتاوالب باه ماادر و شاد عرضاه
باشد مب منفرد مولكو یا یابب.
کنا مای اسا،فاده سان،ز ژ ما یابی توالی اصو از ز ن روا ایژایاژ باا د
ک،ابخانا ایجااد باه اازی ن یاابی تاوالی انجاام از ش که تفاوتار تکث و ه
ندارد وجود الهو های رش،ه.
دوانش هر در تواند مب دس،هاه ایژ55بخواند را باز.
36
38. كمپاانبIon Torrentساا اوادار در٢٠١٠باه موساوم دسا،هاهب
Machine Ion Personal Genome (Ion PGM)رواناه را
یابب توالب سوم نسل ها دس،هاه از دیهر نوع كه كرد بازاراست.
سا س ساایر در كاه ناور روا ا د بر توالب ژ تع روا ایژهاا ،م
اااماهنه در ااهاك ن اادروا ه ااااه ااونای ااایباشناس از ،ااوداش اابام اا،فادهااس
شاادن مریاازهDNAو نمااوده اساا،فاده ،شااود مااب آزادpHمحاا
ار تغ اب ترت ایاژ باه ،كناد ماب ار تغ واكانشpHكاه دهاد ماب نشاان
ر د یا است شده اضافه جدید د ئوت نوك.
38
41. 41
# Advanced sequencing technologies and their wider
impact in microbiology
Neil Hall
The Journal of Experimental Biology 209, 1518-1525
# Applications of next-generation sequencing
technologies in functional genomics
Olena Morozova, Marco A. Marra
Genomics - Volume 92, Issue 5, November 2008, Pages
255–264
42. 42
# A tale of three next generation sequencing
Michael A Quail , Miriam Smith, Paul Coupland, Thomas
D Otto, Simon R Harris, Thomas R Connor, Anna Bertoni,
Harold P Swerdlow and Yong Gu
BMC Genomics 2012, 13:341
# Buyer’s Guide:
Next-Generation Sequencing Systems
This buyer’s resource is presented to you by Illumina Inc.
# Next-generation DNA sequencing - Jay Shendure &
Hanlee Ji, naturebiotechnology / volume 26. naumber
10. OCTOBER 2008
43. 43
# Sequencing Methods Review
A review of publications featuring Illumina®
Technology
Pub No. 073-2014-001 Current as of 29 May 2014
# The advantages of SMRT sequencing
Richard J Roberts, Mauricio OCarneiro and Michael
C Schatz - Genome Biology 2013, 14:405
44. 44
# 6th Next Generation Sequencing Conference
12th and 13th August 2014
Dunedin Art Gallery
The Octagon, Dunedin, New Zealand
# www.illumina.com/
# www.ngsleaders.org/
# www.thermofisher.com/
45. بابت حیمیردکترجناب محترماستاد از تا دانم می واجب خود بر پایان در
نمایم دانیرقد و تشکر ، ایشان از هایم آموخته.
ن انقدررگ های ی همکالس حوصله و صبر از دانم می واجب خود بر همچنینیز
باشم داشته خاص یتشکر.
ماندگار و باشیدـاـــنـاـــم
45