Primære DNA-analyse teknikker, der har været brugt siden 1985

Genetik -baseret forskning er en af ​​de mere hurtigt udviklende videnskabelige discipliner i dag . Tidlig teknologi begyndte med teknikker, der anvender radioaktive etiketter til DNA-sekventering , identifikation af den enkelte baser , der udgør DNA. DNA er den plan for alle levende organismer , herunder vira . Det er dannet af millioner eller milliarder af gentagne enheder af fire nitrogenbaser , betegnet A for adenosin , G for guanosin , C cytosin og T for thymin . Mennesker indeholder cirka 9 milliarder af disse baser , at gentage uden et karakteristisk mønster . Tre baser sammen symboliserer en aminosyre. En kæde af aminosyrer bestemmer et protein. Den supplement af forskellige proteiner bestemmer egenskaberne af en levende organisme kaldet en fænotype. Seteknikken bruges til at bestemme DNA-sekvenser for at forstå, hvordan levende organismer udvikler sig, og de ​​fejl, i rækkefølge , der forårsager sygdom som kræft . Teknologien avancerede hurtigt efter udvikling af PCR i 1985. Polymerase Chain Reaction

Polymerasekædereaktionen eller PCR , er måske den vigtigste videnskabelige gennembrud i genetik forskning. Kary Mullins opfandt PCR i 1985. PCR-processen gør det muligt for forskerne at forstærke specifikke områder af DNA , der producerer millioner af eksemplarer inden for timer. PCR anvender en varmestabil enzym kaldet Taq-polymerase , isoleret fra en bakteriearter kaldet Thermus aquaticus , findes der bor i varme kilder. I nærværelse af råmaterialer, Taq-polymerase syntetiserer kopier af DNA ved hjælp af den oprindelige DNA som en skabelon. Forskerne kan bestemme det præcise område af DNA, der skal forstærkes ved at inkludere 20 base- DNA-strenge kaldes primere. Primere indlede forstærkning ved parring , eller udglødning, til et matchende sæt af baser på DNA -skabelon. Alle nye teknologier udviklet siden 1985 kræver en vis derivat af PCR-amplifikation.

DNA-sekventering Teknikker

DNA-sekventering bestemmer den nøjagtige rækkefølge af de kvælstofholdige baser . Tidlig udvikling af sekventeringsmetoder mærkede hver base med et radioaktivt mærke under PCR . Det amplificerede DNA vil være adskilt af en elektrisk strøm , og bevæger sig gennem en gel -lignende materiale kaldet polyacrylamid. Teknologien blev begrænset af det faktum, at hver base sammensætning var afgøre i separate baner fordi radioaktive markører vises det samme , når det læses af X- ray fotografering. En bane på gelen blev anvendt til hver base . Udvikling af fluorescerende farvestoffer automatiseret teknologi i begyndelsen af ​​1990'erne , og hver base blev mærket med en anden farve. Som baser flyttes gennem gelen registreres et digitalt kamera farver og sendt data til en tilsluttet computer system. Automatiseret sekventering tilladt op til 700 baser , der skal bestemmes , versus 200 basen begrænsning for radioaktive markører .
Udvikling af Kapillær sekventering

Omkring 1997 DNA-sekventering teknikker blev videreudviklet ved at erstatte rodet glasplader og polyacrylamid med glas kapillærer. Forskere ikke længere er behov for at hælde acrylamid mellem to glasplader og vente på dannelse af gel -lignende polyacrylamid før sekventering. Sekventering stedet blev udført under anvendelse af en tyk sirup -lignende polymer derivat af polyacrylamid , der blev sprøjte - injiceret i hule glasfibre. Prøver stadig amplificeret under anvendelse af PCR og fluorescerende farvestoffer , så automatisk i enkelte kapillærer til sekventering. Resultatet var mere automatisering teknikker og evnen til at sekventere større antal prøver på mindre tid . Størstedelen af det menneskelige genom , alle 9 milliarder baser , blev bestemt ved hjælp af kapillar sekventering.
Real Time PCR

Efter bestemmelse af DNA-sekvensen for en specifik organisme , den næste mål i forskningen var at lede efter variationer mellem organismer af samme og forskellige arter. En af grundene er at analysere forskelle og ligheder i DNA-sekvensen fra forskellige arter; hvorfor mennesker er mennesker og gorillaer er ikke. En anden grund er at anvende genetiske teknikker til at bestemme fejl , eller mutationer , der forårsager genetiske sygdomme. Real time PCR anvender teknologi svarende til PCR , der inkorporerer en ekstra fluorescensmærket primer for at markere en bestemt sekvens . Enhver fejl i DNA forhindrer markøren fra annealing til DNA-strengen . Muligheden for markøren til annealere måles under PCR at afgøre, om en mutation er til stede .
Microchip Array Technology

Microchip array analyse blev udviklet kort efter real time PCR og bruges primært til genekspression , eller at bestemme, hvad gener i en celle er aktive. Ikke hvert gen i genomet er aktiveret. Aktivering af specifikke gener bestemmer funktionen af ​​forskellige typer af celler i komplekse organismer; hvorfor hudceller ikke leverceller , f.eks . Forskere isolere produktet af aktive gener i form af messenger RNA eller mRNA og bruge PCR-teknikker til at fremstille en DNA- komplement. Prøven DNA spottet på en plade med mærkede prober , som vil fluorescere i nærvær af DNA. Pladerne anvendes i dag, kan samtidig teste over 30.000 prøver på én gang.
Next Generation Sequencing

Den seneste udvikling i DNA analyse teknologier er næste generation sequencere . Processen er ikke ulig normale sekvensering. Men udstyret er i stand til at bestemme hele af de genomiske sekvenser isoleret fra bakterier, 2 millioner baser på én gang. Processen omfatter emulsion PCR , en teknik , der anvender DNA indkapslet på en mikro- perle eller oliedråbe . Det i høj grad forbedrer effektiviteten af ​​normale PCR-teknikker og giver mulighed for flere områder af DNA, der skal amplificeres samtidigt. Det amplificerede DNA er derefter sekventeret under anvendelse af specialiserede næste generation sequencer . Med udviklingen af ​​teknologi, der anvendes i den genetiske forskning har genetik blevet en af ​​de hurtigst voksende områder inden for den videnskabelige forskning.
Hoteltilbud