Verschil tussen Microarray en Next Generation Sequencing

Belangrijkste verschil - Microarray versus Next Generation-reeksen
 

DNA-sequentiëringsprocessen worden op grote schaal gebruikt op het gebied van biotechnologie, virologie, medische diagnose en forensische wetenschappen. Het is een proces dat de exacte volgorde bepaalt van de nucleotiden, adenine, guanine, thymine en cytosine die aanwezig zijn in een DNA-molecuul. DNA-sequencingprocedures zijn een katalysator geworden voor wonderbaarlijke ontdekkingen in medisch en biologisch onderzoek. Deze sequentiemethoden zijn geëvolueerd tot het sequencen van een compleet genoom van individuele organismen waaronder mensen en andere levende soorten. Microarrays en Next Generation Sequencing zijn moderne DNA-sequencingprocedures. Microarray-techniek is specifiek gebaseerd op hybridisatie die een reeks bekende doelen bevat. Next generation sequencing is gebaseerd op synthese (waarbij DNA-polymerase wordt gebruikt om nucleotiden te incorporeren) en heeft het vermogen om het volledige genoom te sequentiëren onafhankelijk van eerder geselecteerde doelen. Dit is het belangrijkste verschil tussen Microarray en Next Generation Sequencing.

INHOUD

1. Overzicht en belangrijkste verschil
2. Wat is Microarray 
3. Wat is Next Generation Sequencing
4. Overeenkomsten tussen Microarray en Next Generation Sequencing
5. Vergelijking zij aan zij - Microarray versus Next Generation-reeksen in tabelvorm
6. Samenvatting

Wat is Microarray?

DNA-microarray wordt gebruikt als een laboratoriuminstrument om duizenden verschillende genexpressies tegelijkertijd te identificeren. Het is een vast oppervlak, d.w.z. microscoopglaasje, dat een verzameling microscopische DNA-vlekken bevat die erop zijn gedrukt. Elke afgedrukte plek bevat een bekende gensequentie of een gen. Deze bekende probes die op de dia zijn gedrukt, dienen als probes om genexpressie te detecteren. Dit staat bekend als een transcriptoom. Hybridisatie tussen twee DNA-strengen is het primaire principe waar microarrays op gebaseerd zijn. Het is de complementaire basenparing van nucleïnezuursequenties met de vorming van waterstofbruggen.

Figuur 01: Microarray

Aanvankelijk worden mRNA-moleculen verzameld uit het experimentele monster en het referentiemonster verkregen van een gezond individu. Experimentele monsters worden verkregen van zieke individuen; bijvoorbeeld een persoon die aan kanker lijdt. Eenmaal verkregen, worden beide mRNA-monsters omgezet in cDNA (complementair DNA). Vervolgens wordt elk monster gelabeld met behulp van een fluorescerende probe. De fluorescente probes hebben verschillende kleuren om het monster-cDNA van het referentie-cDNA te onderscheiden. Om de binding van de cDNA-moleculen aan de microarray-schuif te initiëren, worden de twee monsters met elkaar gemengd. Hybridisatie is het proces waarbij de cDNA-moleculen gehecht raken aan de DNA-probes op de microarray-glaasje. Zodra hybridisatie is voltooid, vindt een reeks reacties plaats om de expressie van elk gen te identificeren en te meten met het uiterlijk van verschillende kleuren in overeenstemming met de hoeveelheid van het tot expressie gebrachte gen. De resultaten van microarray worden gebruikt bij het creëren van een genexpressieprofiel dat kan worden gebruikt om verschillende ziektetoestanden te identificeren.

Wat is Next Generation Sequencing?

Next Generation Sequencing (NGS) is een geavanceerde methode voor genetische sequencing. Het principe is vergelijkbaar met dat van Sanger Sequencing, dat afhangt van capillaire elektroforese. In NGS wordt de genoomstreng gefragmenteerd en geligeerd met een matrijsstreng. De basen van elke streng worden geïdentificeerd door de uitgezonden signalen tijdens het ligatieproces. Bij de Sanger-sequentiemethode zijn drie afzonderlijke stappen, sequentiebepaling, scheiding en detectie betrokken. Vanwege deze afzonderlijke stappen is de automatisering van de monstervoorbereiding beperkt in doorvoer. In NGS wordt de techniek ontwikkeld met behulp van array-gebaseerde sequencing met de combinatie van de stappen van de Sanger-sequencingprocedure die ervoor kan zorgen dat miljoenen reactiereeksen parallel parallel worden uitgevoerd; dit resulteert in hoge snelheid en doorvoer tegen lage kosten.

Figuur 02: Ontwikkelingen in NGS

NGS bestaat uit drie stappen; bibliotheekvoorbereiding (creatie van bibliotheken met het gebruik van willekeurige fragmentatie van DNA), amplificatie (amplificatie van de bibliotheek met behulp van klonale amplificatie en PCR) en sequentiebepaling. De sequentiebepalingsprocessen van het genoom die gedurende extreem lange tijdsduren worden uitgevoerd met behulp van de Sanger-sequencingprocedure kunnen binnen enkele uren worden voltooid met behulp van NGS.

Wat is de overeenkomst tussen Microarray en Next Generation Sequencing?

• Zowel Microarray als Next Generation Sequencing worden ontwikkeld met behulp van array-gebaseerde sequencing.

Wat is het verschil tussen Microarray en Next Generation Sequencing?

Microarray versus volgende generatie reeksen
Microarray is een verzameling microscopisch kleine DNA-vlekken bevestigd aan een vast oppervlak, dat wordt gebruikt om de expressieniveaus van grote aantallen genen tegelijkertijd te meten.	NGS (Next-generation sequencing) is een niet-Sanger-gebaseerde high-throughput DNA-sequencingtechnologie waarmee miljoenen of miljarden DNA-strengen parallel kunnen worden gesequenceerd.
Interacties met antigeen
Microarray is gebaseerd op hybridisatie die is samengesteld uit een reeks bekende doelen.	NGS is gebaseerd op synthese die gebruik maakt van DNA-polymerase om nucleotiden op te nemen en is onafhankelijk van eerder geselecteerde doelen.

Samenvatting - Microarray vs Next Generation Sequencing

In de context van onderzoek is DNA-sequencing een belangrijke versneller geworden. Het wordt veel gebruikt in de biotechnologie, medische diagnose en forensische studies. Het is geëvolueerd en ontwikkeld tot efficiëntere en snellere procedures voor het bepalen van de volgorde. Microarrays en NGS zijn twee geavanceerde DNA-sequencingtechnieken die aanwezig zijn. Beide zijn ontwikkeld met behulp van array-gebaseerde sequencing. Microarray-techniek is afhankelijk van hybridisatie, terwijl NGS is gebaseerd op synthese, waarbij DNA-polymerase wordt gebruikt om nucleotiden te incorporeren. Dit is het belangrijkste verschil tussen Microarray en Next Generation Sequencing.

Download de PDF-versie van Microarray versus Next Generation Sequencing

U kunt de PDF-versie van dit artikel downloaden en gebruiken voor offline doeleinden, zoals per citaatnotitie. Download hier de PDF-versie. Verschil tussen Microarray en Next Generation Sequencing

Referenties:

1. Behjati, Sam en Patrick S Tarpey. "Wat is sequentiëring van de volgende generatie?" Archives of Disease in Childhood. Education and Practice Edition, BMJ Publishing Group, december 2013, Beschikbaar Hier. Betreden op 23 augustus 2017
2.Bumgarner, Roger. "Overzicht van DNA-microarrays." Huidige protocollen in Molecular Biology, John Wiley and Sons Inc., 9 februari 2016, Beschikbaar Hier. Betreden op 23 augustus 2017.
3. "DNA Microarray Technology." National Human Genome Research Institute (NHGRI), Beschikbaar Hier. Betreden op 23 augustus 2017.

Afbeelding met dank aan:

1. "DNA-microarray" door Guillaume Paumier (gebruiker: guillom) - eigen werk (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
2. "Ontwikkelingen in de sequencing van de volgende generatie"Door Nederbragt, Lex (2012) - (CC BY 3.0) via Commons Wikimedia