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La secuencia siguiente Siguiente-GEN

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Las tecnologías complementarias están combinando con la secuencia next-generation en la lucha contra cáncer y otras enfermedades.

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Los avances en la secuencia next-generation (NGS) han bajado el coste de secuencia, permitiendo un aumento espectacular en el número de estudios a través de los campos de la investigación básica, de la investigación aplicada y de los diagnósticos moleculares.

Sin embargo, con tecnologías de NGS, la asamblea de la secuencia y el acabamiento del genoma es desperdiciadores de tiempo y costosos. las técnicas Siguiente-GEN confían en corto-leen los datos que son difíciles montar, dando por resultado boquetes de los datos, el desalineamiento y secuencias incorrectas. Las secuencias contiguas de DNA que representan una secuencia de consenso montada de cortocircuito traslapado leen se llaman los contigs. Contigs montó de cortocircuito lee resultado en representaciones incompletas. En la ausencia de información estructural de largo alcance, las tecnologías siguiente-GEN se limitan al análisis de las variantes cortas de la secuencia. Donde las plataformas de NGS proporcionan corto-leyó la información de la secuencia permitiendo la comprensión de pequeñas variantes, las tecnologías adicionales se requiere para proporcionar la información estructural de largo alcance que es importante en el estudio de enfermedades, tales como cáncer.

Muchos tipos de alteraciones del gene pueden ocurrir en cáncer, de solas variantes del nucleótido o mutaciones de punto a las anormalidades estructurales grandes resultando de puntos de desempate entre los cromosomas múltiples, a menudo los centenares de bases a los diez de millares de bases en longitud. Las variantes estructurales incluyen las variantes, las duplicaciones y las canceladuras del número de copia que cambian el número de copias de un segmento del genoma así como los cambios equilibrados, las inversiones y los desplazamientos que no cambian el número de copia del genoma. Una característica bien conocida de los genomas del cáncer es que son alteradas con frecuencia en su estructura cromosómica por inserciones, canceladuras, desplazamientos e inversiones de segmentos cromosómicos. Estas variaciones estructurales en grande alteran los genes de las maneras que pueden ser críticas al inicio del cáncer y de su progresión.

Nueva tecnología

Las tecnologías para estudiar variantes estructurales han mejorado dramáticamente desde 2004. Inicialmente, solamente las variantes bastante grandes ser visualizado directamente en los cromosomas fueron estudiadas usando técnicas citogenéticas tales como pintura "in-situ" fluorescente del hibridación (PESCADO) y del cromosoma. En 2004, el uso de técnicas microarray-basadas tales como hibridación genomic comparativo del arsenal (aCGH) permitió el primer estudio genoma-ancho de variantes estructurales en el genoma humano. Sin embargo, porque el aCGH mide el cociente del número de copia (diferencia entre la prueba y el genoma de la referencia), es solamente útil para detectar variantes del número de copia (las inserciones y las canceladuras). Esto es una limitación grande. Los sistemas de NGS se acercan a la identificación de variantes estructurales a través de de secuencia de novo y montaje de un genoma o con resequencing y la comparación a un genoma de la referencia. De novo que los acercamientos sufren de corto-leyó las longitudes, escasas para atravesar variantes estructurales grandes, incluso con cobertura muy alta. ¿Acercamientos de Resequencing, o el alinear? ¿lee? a un genoma de la referencia, sufra de ediciones similares como el acercamiento de de novo debido a corto-leyó y la producción de lee con errores de secuencia así como las asambleas incorrectas de la referencia. ¿Como Evan Eichler conocido en un artículo de los métodos de la naturaleza en 2012? ¿La secuencia de la generación siguiente está revelando la nueva variación, pero ganó? ¿t pueda encontrar todo? ¿todavía proporciona muchos artefactos que puedan enviar a investigadores en cazas inútiles salvajes, y pasan por alto muchas variantes.?

Para combatir esto, Nabsys desarrolló una medida de estado sólido de las moléculas individuales de la DNA, similar a una viruta electrónica de la computadora encontrada en los dispositivos electrónicos comerciales, a menos que las moléculas de la DNA atraviesen físicamente la viruta y se lean electrónicamente mientras que pasan. La DNA desplaza a través del nanochannel a un índice de un millón bases por segundo, por el canal. La detección electrónica utiliza los marcadores o las etiquetas colocados en los intervalos debajo del límite de difracción de luz. La tecnología ofrece un acercamiento eficaz para crear mapas posicionales genoma-anchos para validar corto-leyó contigs montados, ayuda en orden al montaje de siguiente-GEN que ordena datos o para identificar y para analizar anormalidades estructurales. El marco semiconductor-basado significa que la tecnología es escalable y que puede ser producida en serie, más futura extendiéndolo de la investigación genomic en diagnósticos moleculares y usos campo-desplegables, tales como supervisión del brote y seguridad alimentaria. La ventaja más grande al acercamiento es la capacidad de utilizar la longitud leída muestra de diez de millares a los centenares de millares de bases en longitud.

Cáncer y citogenética

¿El estudio del cáncer sigue siendo desafiador debido a dos características dominantes de los genomas del cáncer? aneuploide y heterogeneidad. Los genomas aneuploides resultan de las muchas duplicaciones, canceladuras y cambios cromosómicos que ocurren, causando la variación en el número de copias de regiones específicas de cromosomas o de cromosomas enteros. A menudo, estos cambios son pequeños y difíciles de identificar con tecnologías actuales. En lugar, una más nueva técnica que proporciona largo-lee longitud de mayor el Kb de 200 debe ser utilizada. Al ocuparse de los genomas del aneuploide, esta clase de técnica puede proporcionar los datos que atraviesan muchos cambios estructurales en grande.

El segundo factor que afecta a la investigación es que el cáncer es, al lado de naturaleza, de una mezcla heterogénea de células (normales y cancerosas) con los cromosomas y potencialmente las células estándar del tumor. Acercamientos actuales al genoma del cáncer que ordena intento para detectar variantes estructurales en células cancerosas de una población mezclada de células. Este acercamiento prueba difícil para identificar mutaciones somáticas y más difícil para las mutaciones que son raras en la población de células del tumor. Pero la tecnología complementaria de NGS ofrece la sola detección verdadera de la molécula, con la capacidad de tomar una señal media de una gran cantidad de moléculas de la DNA y de obtener una señal de una sola molécula de la DNA, así caracterizando la heterogeneidad que pudo estar en la muestra mezclada.

La citogenética es el estudio de las estructuras del cromosoma y las aberraciones genomic que causan enfermedad. El número y el aspecto de cromosomas han sido analizados tradicionalmente por karyotyping, un método de manchar los cromosomas con el tinte para crear los patrones de las vendas ligeras y oscuras que se pueden ver debajo de un microscopio fluorescente. Aunque karyotyping se considere el patrón oro en citogenética, la tecnología puede ser desperdiciadora de tiempo, costosa, subjetiva y tiene resolución pobre. El PESCADO fue desarrollado como adaptación de la citogenética clásica que utiliza puntas de prueba apuntadas para analizar acontecimientos cromosómicos específicos. Comparado a karyotyping, el PESCADO tiene una resolución más alta y tiempos de vuelta más cortos; sin embargo, la información importante sobre el genoma entero se falta puesto que solamente se sondan las localizaciones apuntadas. Desde 2010, los expertos en citogenética han estado substituyendo karyotyping convencional y PESCAN los paneles con los diagnósticos microarray-basados que utilizan las puntas de prueba de la DNA limitadas a las diapositivas de cristal para analizar los cromosomas. la tecnología genomic comparativa Poner en orden-basada del hibridación (aCGH) ofrece una prueba semiautomatizada para la investigación genoma-ancha, con la resolución y regiones específicas cubrió el dependiente en el número y la naturaleza de las puntas de prueba en el arsenal. Pero, el aCGH tiene varias desventajas, incluyendo la inhabilidad de analizar todos los tipos de variaciones genomic (e.g., desplazamientos balanceados) y de resolución baja debido al número limitado, a la longitud y al espaciamiento de puntas de prueba en el arsenal.

¿Nabsys se está convirtiendo? ¿el karyotyping electrónico? como herramienta de diagnóstico molecular para substituir tecnologías citogenéticas existentes en un solo análisis. ¿El acercamiento karyotyping electrónico es el reconocimiento que los mapas electrónicos de las posiciones de la punta de prueba generadas ordenando de Nabsys Positional son simplemente los patrones que son directamente análogos a los patrones de la coloración cromosómica utilizado para karyotyping? con todo con una resolución mucho más alta, y generado de una forma que se automatiza completamente, el rapid, relativamente baratos y totalmente objetivos. Cada región cromosómica tendrá un patrón distinto del atascamiento de la punta de prueba y un perfil electrónico correspondiente que puede ser de la misma manera usada variación estructural en grande se visualiza con karyotyping tradicional.

La comprensión mejorada de los mecanismos detrás de enfermedades tales como cáncer mejorará grandemente al igual que nuestra capacidad de estudiar y de entender la creación y la función de variaciones estructurales en grande en estas áreas de la enfermedad. Similar cómo el advenimiento de los microarrays de la DNA mejoró dramáticamente a nuestra comprensión de variantes estructurales en reducida escala con la asociación genoma-ancha estudia (GWAS), las tecnologías que permiten análisis directo de la muestra muy grande leen longitudes y pueden generar la información de más alcance en concierto con datos actuales de NGS, permitirán estudios de GWAS de variantes estructurales en grande en el genoma humano.

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