سکانس در علم ژنتیک ، معادل عبارت توالی یابی ژنی می باشد که در آن وضیعت قرار گیری عنصر های ژنتیک در انواع و اقسام موجوداتی که دارای دی اِن اِی هستند، مشخص می شود.

کاربرد سکانس

از سکانس برای توالی یابی ژنتیک انسان ها، جانواران و گیاهان استفاده می شود.

با بهره مندی از نتیجه های به دست آمده، می توان استفاده های فراوانی نظیر تشخیص انواع و اقسام عارضه های انسانی، انجام انواع تحقیقات زیست شناسی، انجام انواع بررسی ها در مورد پیدایش گیاهان گوناگون، در زمینه ی کشاورزی و موارد بسیار زیاد دیگری کرد.

از سکانس برای تعیین توالی ژن های خاص، مناطق بزرگ کروموزومی، کل ژنوم و کل کروموزوم استفاده می شود و تمام نوکلئوتید های موجود در دی اِن اِی به طور دقیق بررسی می شوند.

سکانس ژنتیک
سکانس ژنتیک

گفتنیست که دی اِن اِی یا نوکلئوتید های هر موجود زنده ای دارای اجزای متفاوتی می باشد.

برای انسان ها نیز انسان ها متشکل از تیمین، آدنین، سیتوزین و گوانین می باشد.

فرایند پیدایش سکانس در ژنتیک

پس از این که دانشمندان DNA را کشف کردند و اجزای تشکیل دهنده ی آن را شناختند همواره به دنبال راهکاری به جهت سکانس و توالی یابی جزء های آن بودند.

در آن زمان فرایند سکانس از نظر دانشمندان همواره عملی سخت و حل نشدنی بود. از این رو دانشمندان بسیار زیادی سعی در یافتن راه حلی مناسب برای انجام این کار بودند.

از آن جا که ملکول DNA دارای پیچیدگی بالایی است در ابتدا دانشمندان از انواع RNA ها برای انجام تست توالی یابی استفاده کردند، زیرا که به مراتب کوتاه تر از DNA و دارای پیچیدگی ساده تری می باشد.

دانشمندی به نام روبرت هالی در سال ۱۹۶۸ به کمک همکاراناش موفق به سکانس و یا توالی یابی ملکول tRNA آلانین در نوعی مخمر خاص شد.

به طور همزمان با روبرت هالی دانشمند دیگری به نام سنگر موفق به کشف راه حلی شد که با گذشت زمان و روی کار آمدن انواع دانشمندان دیگر این روش توسعه یافت و رفته رفته بهتر و کارآمد تر شد.

تا این که در سال ۲۰۰۵ تحولی عظیم در فرایند سکانس به وجود آمد، همه ی روش هایی که پس از این سال ارائه شدند، معروف به توالی یابی و یا سکانس ژنتیک نسل جدید شدند.

توالی یابی روش های عدیده ای دارد که به طور کلی در سه دسته ی مختلف نسل اول، نسل دوم و نسل سوم تقسیم بندی می شود.

در ادامه ی متن می توانید با انواع روش های سکانس نسل اول، دوم و سوم آشنا شوید.

نسل اول سکانس ژنتیک

سکانس DNA در نسل اول از توالی یابی از طریق دو روش مختلف انجام می شود.

در هر دو روش آن برای مرئی کردن قطعات تولید شده و سکانس DNA از ژل پلی آکریل آمید استفاده می شود و وجود آن جزء ملزومات ضروری است.

انواع سکانس
انواع سکانس

در ادامه در مورد دو روش مختلف سکانس DNA در نسل اول اشاره کرده ایم:

1- ختم زنجیره یا سنگر :

عنوان این روش برگرفته از دانشمندی به نام سنگر است که نقش حائز اهمیتی در پیدایش آن داشته است.

با این که خاتمه زنجیره اولین روش به جهت توالی یابی ژنی می باشد اما هنوز از آن به صورت رایجی استفاده می شود.

زیرا که توالی یابی سنگر نه تنها از دقت بالایی برخوردار است، بلکه به مراتب سهل و آسان می باشد.

2- هضم شیمیایی یا ماکسام گیلبرت :

این روش در سال ۱۹۷۶ الی ۱۹۷۷ توسط تحقیقات دانشمندان به وجود آمده است که جزء تحولات قابل توجه علم تعیین توالی می باشد.

نسل دوم سکانس ژنتیک

با گذشت زمان و پیشرفت علوم که منجر به پیدایش نانوتکنولوژی و بیوانفورماتیک گشت، باعث شد تا تغییرات چشمگیری بر فرایند سکانس انواع ژن های دی اِن اِی صورت گیرد و موجب بر پیدایش روش های مختلفی اعم از موارد زیر شوند:

1- سکانس به روش pyrosequencing :

این روش از مزایایی چون استفاده از دئوکسی نوکلئوتید های طبیعی، عدم استفاده از الکتروفورز و … برخوردار است.

2- سکانس به روش Samiconductor Sequencing :

فرایند آماده سازی در این روش از توالی یابی همواره شباهت های بسیاری به مورد قبلی دارد.

این روش، روشی از تعیین توالی است که نیازمند کم ترین هزینه و کوتاه ترین زمان برای ارائه ی دقیق ترین نتایج می باشد.

3- سکانس به روش Illumina :

در این روش از دستگاهی استفاده می شود که در سال ۲۰۰۷ در یک شرکت خارجی تولید و توزیع شده است.

نسل سوم سکانس در ژنتیک روش های تعیین توالی نسل سوم در مقایسه با بقیه روش های موجود در نسل اول و دوم توالی یابی به مراتب پر مزیت تر و بهتر می باشد.

چرا که در این روش از سکانس می توان از بلند ترین و پیچیده ترین ملکول ها استفاده کرد در حالی که دقیق ترین و بی نقص ترین نتایج ممکن ارائه می شوند.

سکانس
سکانس

نسل سوم از تعیین توالی نیز بر اساس روش Smart یا single molecule real time انجام می شود که طرفداران بسیاری را به خود جذب کرده است.

از جمله مزایای بارز و با اهمیت این روش که بسیار مورد توجه قرار گرفته اند، عبارت می باشند از:

1- طولانی ترین قطعات در این روش به راحتی تعیین توالی می شوند، به طوری که حتی با استفاده از آن می توان رشته هایی به طول ۱۰ کیلو باز را نیز توالی یابی نمود.

2- فرایند انجام این روش به گونه ای است که نیازمند کم ترین زمان ممکن برای ارائه ی نتبجه می باشد، طوری که با گذشت تنها یک روز نتیجه ی نهایی به طور کاملاً دقیق و درست ارائه می شود.

3- از دیگر مزیت های کاربردی این نسل از تعیین توالی می توان به تجزیه کردن تک به تک ملکول ها و تعیین انواعی از توالی های خاص اشاره نمود که در زمینه های گوناگونی مورد استفاده قرار می گیرد.

و موارد بسیار زیاد دیگر…

تشخیص توالی چه کاربرد هایی می تواند داشته باشد؟

دانشمندان به این دلیل این فرایند را کشف کردند که می دانستند با استفاده و بهره مندی از آن می توانند مشکلات بسیار زیادی را در زمینه های گوناگونی رفع نمایند.

سکانس DNA
سکانس DNA

به همین ترتیب نیز می توان گفت تشخیص توالی دارای کاربرد های فراوانی است.

از جمله مهم ترین و قابل توجه ترین کاربرد های تشخیص توالی و سکانس عبارتند از:

1- تشخیص ترتیب اسید نوکلئیک هایی که در مایعات بدن و خون وجود دارند.

2- تشخیص توالی های تک سلولی که در زمینه ی توالی یابی تومور ها بسیار مورد استفاده قرار می گیرد.

3- تغییرات اپی ژنتیک را می توان مورد بررسی قرار داد.

4- تشخیص انواع بیماری های ژنتیکی در انسان ها با استفاده از فرایند سکانس انجام می شود.

5- در بهبود کشاورزی کاربرد حائز اهمیتی دارد.

و موارد بسبار زیاد دیگر …