Кіріспе

ДНҚ тізбектеу әдісі Пиросекуенттеу – "синтез арқылы тізбектеу" принципіне негізделген ДНҚ тізбектеу әдісі (ДНҚ-дағы нуклеотидтердің реттілігін анықтау), онда тізбектеу ДНҚ полимераза қосылған нуклеотидті анықтау арқылы жүзеге асырылады. Пиросекуенттеу пирофосфат бөлінген кезде тізбектік реакция негізінде жарық анықтауға негізделген. Сондықтан, бұл әдіс пиросекуенттеу деп аталады. Пиросекуенттеу принципі алғаш рет 1993 жылы Бертил Петтерсон, Матиас Улен және Пол Ньерен стрептавидинмен қапталған магниттік бөлшектерді, 3'-5' экзонуклеаза активтілігі жоқ рекомбинантты ДНҚ полимеразаны (тексеру) және өрт шырағы люцифераза ферментін пайдаланып люминесценцияны анықтау әдісін біріктіру арқылы сипаттаған. Тізбектеуге арналған бір тізбекті ДНК-ға үш ферменттен (ДНҚ полимераза, АТФ сульфурилаза және өрт шырағы люцифераза) тұратын қоспа және нуклеотид (dNTP) қосылады, ал нуклеотидтің қосылуы шығарылатын жарық мөлшерін өлшеу арқылы қадағаланады. Жарықтың қарқындылығы 0, 1 немесе одан көп нуклеотидтер қосылғандығын анықтайды, осылайша шаблондық тізбекте қанша қосымша нуклеотидтер бар екенін көрсетеді. Келесі нуклеотидтер қоспасы қосылғанша нуклеотидтер қоспасы алынып тасталады. Бұл процесс төрт нуклеотидтің әрқайсысымен бір тізбекті шаблонның ДНК реті анықталғанша қайталанады. Пиросекуенттеудің екінші, шешімге негізделген әдісін 1998 жылы Мостафа Ронаги, Матиас Улен және Пол Ньерен сипаттаған. Бұл баламалы әдісте ДНК полимераза қосылмаған нуклеотидтерді жою үшін қосымша апираза ферменті енгізіледі. Бұл ДНК полимераза, люцифераза және апиразадан тұратын фермент қоспасын процедураның басында қосуға және оны процедураның барлық кезеңінде сақтауға мүмкіндік берді, осылайша автоматтандыруға ыңғайлы қарапайым құрылымды қамтамасыз етті. Осы принципке негізделген автоматтандырылған құралды келесі жылы Pyrosequencing компаниясы нарыққа шығарды. Пиросекуенттеу әдісінің үшінші микрофлюидтік нұсқасын 2005 жылы Джонатан Ротберг және 454 Life Sciences компаниясының әріптестері сипаттаған. Пиросекуенттеудің бұл баламалы тәсілі ДНК-ны тізбектеуге арналған қатты тірекке бекітудің бастапқы принципіне негізделген және олар микрофабрикацияланған микромассивті пайдалану арқылы тізбектеуді жоғары параллельдікпен жүргізуге болатынын көрсетті. Бұл жоғары өнімді ДНК тізбектеуге мүмкіндік берді және автоматтандырылған құрал нарыққа енгізілді. Бұл геномикалық зерттеулерде жаңа дәуірді бастаған, келесі буын тізбектеу құралы болды, ДНК тізбектеудің бағасы тез төмендеп, тұтас геномды қолжетімді бағамен тізбектеуге мүмкіндік берді.

Шектеулер

Қазіргі уақытта әдістің бір шектеуі – ДНК тізбектерінің жеке оқуларының ұзындығы шамамен 300-500 нуклеотидке тең, бұл тізбек тоқтату әдістерімен (мысалы, Сангер тізбектеуі) қол жеткізілетін 800-1000 нуклеотидтен қысқа. Бұл геномды жинау процесін қиындатуы мүмкін, әсіресе көп мөлшерде қайталама ДНК бар тізбектер үшін. Дұрыс оқу тексеру қабілетінің болмауы осы әдістің дәлдігін төмендетеді.

Коммерциялық мақсатта пайдалану

Швецияның Уппсала қаласындағы Pyrosequencing AB компаниясы HealthCap ұсынған венчурлік капиталмен пиросеквенциялау техникасын пайдаланып ДНК-ның қысқа бөліктерін секвенциялауға арналған жабдықтар мен реагенттерді коммерцияландыру мақсатында құрылды. Pyrosequencing AB 1999 жылы Стокгольм қор биржасында тіркелді. 2003 жылы компанияның атауы Biotage деп өзгертілді. Пиросеквенциялау бизнесін Qiagen 2008 жылы сатып алды. Пиросеквенциялау технологиясы 454 Life Sciences компаниясына лицензияланды. 454 компаниясы массивтік пиросеквенциялау технологиясын жасады, ол геномдық секвенциялау және метагеномиканы қоса, ірі масштабты ДНК секвенциялау үшін платформа ретінде пайда болды. Roche 2013 жылы 454 секвенциялау платформасын тоқтату туралы хабарлады.