Chương 1 : TỔNG QUAN
1.4. Giải trình tự gen thế hệ mới ứng dụng trong xét nghiệm NIPS
1.4.1. Nguyên lý giải trình tự thế hệ mới
Phương pháp giải trình tự gen thế hệ mới hoạt động dựa trên nguyên lý tổng hợp tương tự như giải trình tự DNA theo phương pháp Sanger, trong đó
DNA polymerase tổng hợp chuỗi DNA hình thành bằng cách sử dụng dNTP gắn vào đầu 3’ của chuỗi DNA đang tổng hợp theo nguyên tắc bổ sung. Tuy
nhiên, đối với giải trình tự thế hệ mới, thay vì giải trình tự một đoạn đơn lẻ, kỹ thuật này cho phép giải trình tự với một lượng lớn các đoạn DNA khác nhau song song tại cùng một thời điểm, từ đó tiết kiệm thời gian và cho lượng dữ liệu đầu ra vô cùng lớn so với phương pháp Sanger cũ.
+ Ngun lý giải trình tự Illumina sử dụng cơng nghệ đọc trình tự theo nguyên lý tổng hợp (Sequencing By Synthesis - SBS) kết hợp với việc sử
dụng các nucleotide có gắn tín hiệu huỳnh quang và khóa dừng thuận nghịch
để đọc và nhận biết trình tự một cách trực tiếp (hình 1.10). Chiều dài đoạn
đọc DNA khoảng 200 - 250bp và thời gian giải trình tự là 23 giờ. Các hệ
thống máy giải trình tự của Illumia: HiSeq, HiSCAnSQ, Genome Analyzer llx, MiSeq, Next Seq, NOVA Seq.
Hình 1.10. Giải trình tự tổng hợp
(Nguồn: https://www.sciencedirect.com/topics/biochemistry-genetics-and- molecular-biology/illumina-dye-sequencing)
+ Phương pháp giải trình tự Ion Torrent hay giải trình tự bán dẫn (Ion semiconductor sequencing): Xác định trình tự nucleotide trong DNA thơng qua việc phát hiện tín hiệu điện do ion H+ được giải phóng ra trong q trình tổng hợp DNA bằng các máy đo pH siêu nhỏ gắn vào chíp cảm ứng bán dẫn (hình 1.11).
Hình 1.11. Giải trình tự bán dẫn
(Nguồn:https://www.researchgate.net/figure/Semiconductor-sequencing)
Đầu tiên một loại dNTP được bơm vào các giếng trên đĩa, DNA
polymerase xúc tác cho phản ứng kéo dài chuỗi DNA, tại đó từng dNTP được thêm vào chuỗi DNA sẽ giải phóng ra PPi và H+. Sốlượng H+ giải phóng ra sẽ tỷ
lệ thuận với số lượng phân tử của một loại dNTP được gắn vào chuỗi. H+ được giải phóng sẽ làm giảm pH và tăng điện tích ở khay cảm ứng bán dẫn, dẫn tới chênh lệch điện thế bộ phận truyền cảm ứng và xuất hiện dịng điện, tín hiệu
điện hóa sẽđược ghi nhận ở phần mềm máy tính. Từng loại dNTP sẽđược bơm
vào trong giếng phản ứng luân phiên nối tiếp nhau. Ghép nối các đoạn DNA đã được giải trình tự bằng phần mềm tin sinh để tạo ra một trình tự đầy đủ của bộ
gen. Chiều dài đoạn đọc chỉ khoảng 100 - 250bp. Thời gian giải trình tự nhanh chỉ trong 2 - 4 giờ, giá thành rẻhơn các hệ thống giải trình tự thế hệ mới khác.