DNAシーケンステクノロジーの開発履歴

DNAシーケンステクノロジーの開発プロセスは、初期探査の導入段階から高スループットと高精度の素晴らしい章への素晴らしい旅です。予備調査から高スループットと高精度まで、複数の段階を経ています。科学者は、これらの段階で技術的なボトルネックを継続的に破壊し、DNAシーケンスの境界を前例のない高さに押し上げ、ライフサイエンスの研究と適用のための広範な道を開きました。

1。早期探査段階

1.基本理論的研究：1953年にDNA分子の二重らせん構造が発表されたため、生物学的研究はより洗練された分子時代に入りました。ますます多くの科学者が分子生物学の研究、特にDNA配列の研究に投資し始めており、DNAシーケンス技術が登場しています。

2。初期シーケンス方法：DNAシーケンス技術が発明される前に、科学者はインスリンタンパク質やTRNAなどの生物学的高分子の配列決定を完了していました。これらの研究は、DNAシーケンス技術の開発の基礎を築きました。

2。第一世代のシーケンステクノロジー（従来のシーケンス）

1。ジデオキシ鎖終了法（サンガー法）：1970年代後半、フレデリックサンガーは、サンガーメソッドシーケンステクノロジーとしても知られるDNAシーケンス - ジデオキシ鎖終了方法を迅速に決定するための技術を提案しました。この方法は、DNA複製の原理を採用し、DDNTPの鎖終端効果（ドデオキシトリホン酸ヌクレオチド）を使用し、検出のために放射性同位体または蛍光標識基を組み合わせて、DNA配列の測定を実現します。

2。開発と応用：サンガーシーケンス技術は、バクテリオファージλDNAやヒトゲノムなどの複数の重要なゲノムのシーケンスを含むゲノミクスの開発を促進しました。ただし、この方法は複雑で操作に高価であり、そのアプリケーションが大規模なシーケンスで制限されています。

第3世代および第2世代シーケンステクノロジー（ハイスループットシーケンス）

1。技術革新：2005年、ロシュは最初の第2世代シーケンサーであるロシュ454を立ち上げ、ライフサイエンスのエントリをハイスループットシーケンスの時代にマークしました。その後、イルミナシリーズシーケンスプラットフォームの発売により、シーケンスコストがさらに削減され、ライフサイエンスのさまざまな研究分野でのハイスループットシーケンスの普及が促進されました。

2。技術的特徴：第2世代シーケンステクノロジーは、合成とシーケンスの原則を採用しています。 DNAフラグメントを小さなセグメントに破壊し、それらを固相基質にランダムに接続することにより、PCR増幅と配列決定反応が実行されます。この技術には、スループットが高く、低コスト、高精度の利点があり、数百万または数十億のDNA分子を同時に処理することができます。

3.広く使用されている：第2世代のシーケンス技術は、ゲノミクス、トランスクリプトーム、エピジェネティクスなどの多くの分野での研究で広く使用されており、疾患診断、薬物研究開発、作物繁殖などをサポートすることが重要です。

第4世代および第3世代シーケンステクノロジー（単一分子シーケンス）

1。技術原則：第3世代のシーケンス技術とは、単一分子蛍光シーケンスやナノポアシーケンスを含む単一分子シーケンステクノロジーを指します。これらの手法では、各DNA分子の個別のシーケンスを可能にするPCR増幅は必要ありません。ナノポアシーケンス技術は、ナノポアを通過するときにDNA分子によって引き起こされる現在の変化を検出することにより、DNAシーケンスを決定します。単一分子蛍光シーケンステクノロジーは、蛍光標識デオキシヌクレオチドがDNA鎖に組み込まれた場合に蛍光強度変化を記録することにより、DNAシーケンスを決定します。

2。利点と課題：第3世代のシーケンス技術には、長さの長さと低誤差率の利点があり、複雑な構造変動などの遺伝的変異をより正確に決定できます。ただし、このテクノロジーはまだ開発段階にあり、高コストや複雑なテクノロジーなどの課題に直面しています。

DNAシーケンステクノロジーは、早期探査の芽を通過し、第1世代のシーケンスの基礎に至り、第二世代のシーケンスの繁栄に跳ね上がり、第3世代のシーケンスの現在の革新的なフロンティアまで、テクノロジーの継続的な飛躍と最適化コストの素晴らしい軌跡を示しました。テクノロジーの継続的な進歩とコストの削減により、DNAシーケンスはより多くの分野で重要な役割を果たします。