توالی یابی DNA در حال حاضر از طریق روش های گوناگونی در بسیلری از آزمایشگاه های کشور انجام می شود.

برای انجام این فرایند کاربردی متد های بسیار زیادی در اختیار آزمایشگاه ها وجود دارد، به گونه ای که آزمایشگاه ها می توانند بر اساس امکانات، شرایط و اولویت بندی های خود از طریق مناسب ترین راهکار اقدام به تعیین توالی مولکول های دی اِن اِی نمایند.

وجود تعدد در راه و روش های توالی یابی DNA به علت تعداد بالای دانشمندانی است که به حوزه ی ژنتیک علاقه مندند.

تاریخچه توالی یابی DNA

اولین دانشمندی که موفق به توالی یابی شد، دانشمندی به نام روبرت هالی است که در سال ۱۹۶۴ این افتخار را نصیب خود کرد اما این دانسمند تنها موفق به توالی یابی RNA ها شده بود و هنوز راهکاری مبنی بر توالی یابی پیدا نکرده بود.

در همان دوره نیز دانشمند دیگری به نام سنگر به یاری همکارانی که داشت توانست بالاخره راهکار مناسبی را که بتواند با استفاده از آن تعیین توالی دی اِن اِی را انجام داد، کشف کند.

روش کشف شده توسط این دانشمند تاریخ ساز اولین روش تعیین توالی است که تحت عنوان روش سنتی آن، شناخته می شود.

این روش از توالی یابی DNA با اینکه مستلزم پرداخت هزینه های هنگفتی است، هنوز مورد استفاده ی متداول افراد قرار می گیرد چرا که نمی توان مزیت های متعدد موجود در آن را نادیده گرفت.

تعریف توالی یابی DNA
تعریف توالی یابی DNA

حال در ادامه ی متن می خواهیم انواع روش هایی که تعیین توالی دی اِن اِی  توسط آن ها اتفاق می افتد را معرفی کنیم:

1- توالی یابی DNA نسل اول :

این روش خود شامل دو شاخه ی مجزا است که عبارتند از روش تعیین توالی خاتمه ی زنجیر و روش تعیین توالی ماکسام گیلبرت.

2- توالی یابی DNA نسل دوم :

در این نسل از روش های توالی یابی DNA وجود علومی مانند بیوانفورماتیک و نانوتکنولوژی منجر به پیدایش روش هایی چون post light sequencing ، Illumina (Solexa) ، pyrosequensing شده است.

3- توالی یابی DNA نسل سوم :

در این نسل از تعیین توالی دی اِن اِی، همواره از پیشرفته ترین علوم در راستای بهبود فرایند استفاده می شود که، منجر به سریع تر شدن، کم هزینه تر و دقیق تر بودن نتیجه نهایی نسبت به روش های نسل های قبلی شده است.

توالی یابی نسل سوم single molecule real یا SMRT نام دارد.

توالی یابی DNA و کاربرد هایش

از توالی یابی DNA در زمینه های مختلفی استفاده می شود، چرا که افراد می توانند با بهره مندی از اطلاعاتی که این فرایند به آن ها می دهد، استفاده های فراوانی به ویژه در حوزه های تحقیقاتی نمایند.

لازم به ذکر است که تعیین توالی دی اِن اِی تنها محدود به تعیین توالی مولکول های دی اِن اِی انسان ها نمی شود، بلکه تمام روش هایی که در بالا آورده ایم برای تعیین توالی دی اِن اِی در گیاهان و حیوانات نیز صدق می کند.
در ادامه به چند نمونه از کاربرد های حائز اهمیت توالی یابی DNA اشاره کرده ایم:

1- شناسایی واریانت های گوناگون :

شناسایی واریانت های موجودات مختلف با استفاده از توالی یابی کل ژنوم دی اِن اِی انجام می شود.

درواقع شناسایی واریانت ها موجب می شود بیماری های خاصی که افراد امکان ابتلا به آن را دارند و یا صفات ویژه ای که گیاهان از آن برخوردار هستند، به طور کاملاً دقیق مشخص شود.

از این کاربرد نیز در زمینه های متعددی می توان بهره برد.

2- توالی یابی DNA به صورت هدفمند :

در توالی یابی هدفمند DNA بیماری های گوناگونی نظیر انواع سرطان های خاص، انواع بیماری ها مرتبط با نقص سیستم خود ایمنی بدن مثل بیماری کولرکتال و … مشخص می شود.

3- کاربردی به عنوان تعیین توالی از نو و اسمبلی ژنومی یا ترانسکریپتومی  :

این کاربرد از تعیین توالی دی اِن اِی درواقع در مواقعی مورد استفاده می گیرد که از مرجع مولکول دی اِن اِی، اطلاعات کمی در مورد ژنتیک آن در دسترس است.

کاربرد توالی یابی DNA
کاربرد توالی یابی DNA

در حقیقت با استفاده از روش های سنگر و NGS می توان توالی دی اِن اِی های هر چند نا مفهوم را مشخص کرد.

4- توالی یابی اسید نوکلئیک های آزاد موجود در مایعات بدن به ویژه موجود در خون :

با بررسی دی اِن اِی های موجود در مایع های بدن انسان می توان به تشخیص بیماری های بسیار زیادی رسید که از جمله مهم ترین آن ها عبارت می باشند از:

انواع سرطان ها، تشخیص انواع بیماری های تک ژنی یا کروموزومی قبل از تولد نوزاد و بسیاری از عارضه های دیگر.

5- توالی یابی تک سلولی ( Single-cell sequencing ) :

این کاربرد از توالی یابی DNA زمانی سودمند است که میزان دسترسی به دی اِن اِی به مراتب کمتر می باشد و نمی توان به اندازه ی کافی از قسمت مورد نظر دی اِن اِی را استخراج کرد.

برای مثال در استخراج دی اِن اِی از تومور هایی که بسیار هتروژن هستند نمی توان مقدار زیادی را خارج نمود بنابراین به صورت تک سلولی استخراج شده و توالی یابی می شود.

6- تشخیص تغییرات اپی ژنیک :

این مورد کاربردی از توالی یابی دی اِن اِی برای فهمیدن محل اتصال بعضی از عامل های رونویسی و ژن ها تحت کنترل استفاده می شود، علاوه بر این نیز می توان الگوی متیلاسیون ژنوم را الگو یابی کرد.

7- بررسی تعامل Long non-coding RNA

از دیگر کاربرد های توالی یابی می توان به بررسی تعامل Long non-coding RNA، تعیین نواحی در دسترس یا باز شده ی یوکروماتین و همچنین در حوزه متاژنومیک اشاره نمود.

فعالیت کشور ایران در زمینه توالی یابی DNA

کشور ما یکی از کشور هایی است که تعیین توالی دی اِن اِی را بسیار مهم و حائز اهمیت شمرده و در راستای بهبود آن فعالیت های کثیری انجام داده است.

توالی یابی DNA در ایران
توالی یابی DNA در ایران

در ادامه می توانید با مهم ترین اقدامات و فعالیت های ایران در زمینه ی تعیین توالی دی اِن اِی آشنا شوید:

1- ثبت اولین توالی یابی کامل ژنوم باکتری های بومی ایران در مرکز ملی زیست فناوری کشور که در سال ۱۳۹۱ انجام شده است.

2- شروع پروژه ای به نام پروژه ی ایرانوم که هدف آن بررسی انواع تغییرات ژنتیکی، تشخیص انواع بیماری ها و معلولیت ها است.

3- افتتاح سیستمی تحت عنوان آنالیز کمی جوامع میکروبی

4- برگزاری سمینار هایی در مورد دستاورد های تعیین توالی نسل جدید در حوزه ی درمانی و بالینی

و مورد های گوناگون دیگر…