Sự khác biệt chính giữa giải trình tự bằng súng bắn và giải trình tự thế hệ tiếp theo là giải trình tự bằng súng bắn là một phương pháp giải trình tự chia ngẫu nhiên các chuỗi DNA thành nhiều đoạn nhỏ và tập hợp lại trình tự bằng cách quan sát các vùng chồng chéo trong khi Giải trình tự thế hệ tiếp theo (NGS) là một phương pháp giải trình tự gen tiên tiến phụ thuộc vào điện di mao mạch.
Giải trình tự là quá trình xác định thứ tự chính xác của các nucleotide trong một gen, một cụm gen, nhiễm sắc thể và một bộ gen hoàn chỉnh. Nó rất quan trọng trong các nghiên cứu gen, nghiên cứu pháp y, virus học, hệ thống sinh học, chẩn đoán y tế, công nghệ sinh học và trong nhiều lĩnh vực khác để phân tích cấu trúc và chức năng của gen và xác định các sinh vật. Hơn nữa, có sẵn các loại phương pháp giải trình tự khác nhau. Sắp xếp theo trình tự Shotgun và Trình tự thế hệ tiếp theo là hai phương pháp tiên tiến trong số đó.
Trình tự Shotgun là gì?
Shotgun giải trình tự là một phương pháp giải trình tự phá vỡ ngẫu nhiên trình tự DNA của toàn bộ nhiễm sắc thể hoặc toàn bộ bộ gen thành nhiều đoạn nhỏ và tập hợp lại các trình tự bằng máy tính thông qua việc quan sát các trình tự hoặc vùng chồng chéo. Nói chung, bộ gen của động vật có vú có cấu trúc phức tạp và kích thước lớn hơn. Do đó, chúng rất khó để trình tự bằng cách nhân bản vì nó tốn nhiều thời gian. Giải trình tự bằng súng bắn là một phương pháp nhanh hơn. Nó cũng rẻ hơn để thực hiện. Do đó, các nhà khoa học hiện đại dựa vào phương pháp giải trình tự bằng súng bắn để giải quyết các bộ gen phức tạp.
Hình 01: Trình tự Shotgun
Thủ tục giải trình tự bằng shotgun tương đối đơn giản. Nó bắt đầu bằng việc phân mảnh toàn bộ bộ gen thành các kích thước khác nhau từ cơ sở 20kg đến cơ sở 300kg. Sau đó, mỗi và mọi phân đoạn phải được sắp xếp theo trình tự bằng cách sử dụng phương pháp kết thúc chuỗi. Sau khi giải trình tự, cần phải lắp ráp các mảnh vỡ bằng cách xem các vùng chồng lên nhau bằng phần mềm máy tính tinh vi. Phương pháp này không cần thiết lập bản đồ thông thường và sao chép trình tự. Hơn nữa, việc sử dụng bản đồ gen không diễn ra trong phương pháp này. Tuy nhiên, vì không sử dụng các bản đồ gen hiện có, các sai sót trong quá trình tập hợp có nhiều khả năng xảy ra hơn. Đó là một trong những nhược điểm lớn của phương pháp này. Hơn nữa, các đoạn ngắn hơn cung cấp ít thông tin duy nhất cho mỗi lần đọc trong phương pháp này. Hơn nữa, giải trình tự shotgun không tạo ra đủ dữ liệu để xác định trình tự đồng thuận ở tiêu chuẩn yêu cầu về độ chính xác.
Mặc dù có những nhược điểm nêu trên, phương pháp giải trình tự bằng shotgun hiện là chiến lược hiệu quả và tiết kiệm chi phí nhất để giải trình tự bộ gen vi sinh vật, bao gồm vi khuẩn, vi rút và nấm men. Đó là bởi vì bộ gen của họ thiếu các vùng lặp lại khó trình tự, và có thể tập hợp các bộ gen này dễ dàng thành nhiễm sắc thể mà không bị lỗi.
Trình tự Thế hệ Tiếp theo là gì?
Giải trình tự thế hệ tiếp theo (NGS) là một thuật ngữ được sử dụng để chỉ các quy trình giải trình tự thông lượng cao hiện đại. Nó mô tả một số công nghệ giải trình tự hiện đại khác nhau đã cách mạng hóa các nghiên cứu bộ gen và Sinh học phân tử. Các kỹ thuật này bao gồm giải trình tự Illumina, giải trình tự Roche 454, giải trình tự Ion Proton và giải trình tự SOLiD (Sequencing by Oligo Ligation Detection). Hệ thống NGS nhanh hơn và rẻ hơn. Bốn phương pháp giải trình tự DNA chính được sử dụng trong hệ thống NGS: giải trình tự pyrose, giải trình tự bằng tổng hợp, giải trình tự bằng cách thắt và giải trình tự bán dẫn ion. Một số lượng lớn các sợi DNA hoặc RNA (hàng triệu) có thể được giải trình tự song song bằng NGS. Nó cho phép giải trình tự toàn bộ bộ gen của sinh vật trong một khoảng thời gian ngắn.
Hình 02: Trình tự Thế hệ Tiếp theo
NGS có những ưu điểm khác biệt. Đây là một quá trình tốc độ cao, chính xác hơn và hiệu quả về chi phí, có thể được thực hiện với kích thước mẫu nhỏ. Do đó, nó cho phép phân tích toàn bộ bộ gen của con người trong một thí nghiệm giải trình tự duy nhất. Hơn nữa, NGS có thể được sử dụng trong các nghiên cứu về hệ gen, trong việc phát hiện các biến thể trong một bộ gen riêng lẻ do chèn và xóa, v.v., và trong phân tích các biểu hiện gen. Hơn nữa, NGS có thể phân tích đồng thời toàn bộ transcriptomes từ một số lượng lớn các mô. Do đó, NGS đã tạo ra một cuộc cách mạng trong việc phân tích các transcriptomes.
Điểm giống nhau giữa Sắp xếp theo trình tự Shotgun và Trình tự thế hệ tiếp theo là gì?
- Giải trình tự bằng súng bắn và giải trình tự thế hệ tiếp theo là hai phương pháp giải trình tự bộ gen.
- Cả hai phương pháp đều là phương pháp nhanh chóng.
- Hơn nữa, chúng là phương pháp tiết kiệm chi phí.
- Chúng có thể trình tự nhiều đoạn DNA song song.
Sự khác biệt giữa Sắp xếp theo trình tự Shotgun và Trình tự thế hệ tiếp theo là gì?
Giải trình tự bằng súng bắn và giải trình tự thế hệ tiếp theo là hai kỹ thuật giải trình tự tiên tiến. Phương pháp giải trình tự bằng shotgun sẽ phá vỡ ngẫu nhiên trình tự DNA của toàn bộ nhiễm sắc thể hoặc toàn bộ bộ gen thành nhiều đoạn nhỏ và tập hợp lại các trình tự bằng máy tính thông qua việc quan sát các trình tự hoặc vùng chồng lên nhau. Ngược lại, Giải trình tự thế hệ tiếp theo (NGS) là một thuật ngữ đề cập đến các quy trình giải trình tự thông lượng cao hiện đại. Vì vậy, đây là sự khác biệt chính giữa trình tự bắn súng ngắn và trình tự thế hệ tiếp theo. Hơn nữa, giải trình tự thế hệ tiếp theo là một kỹ thuật phụ thuộc vào điện di mao mạch, trong khi giải trình tự bằng shotgun không phụ thuộc. Do đó, đây cũng là một điểm khác biệt giữa giải trình tự shotgun và trình tự thế hệ tiếp theo. Hơn nữa, so với giải trình tự bằng súng ngắn, trình tự thế hệ tiếp theo có độ nhạy cao và độ chính xác cao.
Tóm tắt - Trình tự Shotgun so với Trình tự Thế hệ Tiếp theo
Giải trình tự bằng súng bắn và giải trình tự thế hệ tiếp theo là hai phương pháp giải trình tự được sử dụng trong giải trình tự bộ gen. Cả hai phương pháp này đều là những phương pháp nhanh chóng và tiết kiệm chi phí. NGS hoạt động trên nguyên tắc giải trình tự hàng triệu chuỗi đồng thời một cách nhanh chóng thông qua hệ thống giải trình tự. Ngược lại, giải trình tự bằng shotgun yêu cầu phá vỡ các bộ gen thành các đoạn nhỏ và giải trình tự và lắp ráp lại bằng cách sử dụng các trình tự chồng chéo. Vì vậy, phần này tóm tắt sự khác biệt giữa trình tự theo trình tự shotgun và trình tự thế hệ tiếp theo.
