Công nghệ giải trình tự thế hệ đầu tiên xuất hiện vào những năm 1970, gồm phương pháp Maxam-Gilbert và phương pháp Sanger. Phương pháp Sanger được cho là dễ thực hiện và ít sử dụng các hóa chất độc hại hơn. Trong phương pháp Sanger, chuỗi DNA được tổng hợp trên một mạch làm khuôn, nhưng sự kéo dài chuỗi bị dừng lại khi một trong bốn dideoxy nucleotide thiếu nhóm hydroxyl ở vị trí 3′ gắn vào chuỗi, ngăn cản việc bổ sung các nucleotide khác. Một lượng lớn các phân tử DNA có chiều dài khác nhau được tổng hợp. Các phân tử này được phân tách theo kích thước bằng kĩ thuật điện di, và trình tự nucleotide được đọc dựa vào tín hiệu huỳnh quang của các dideoxy nucleotide. Show  Công nghệ giải trình tự DNA thế hệ mới Nhu cầu cao trong việc giải trình tự gen đã thúc đẩy hàng loạt các công nghệ giải trình tự mới ra đời. Các công nghệ tiêu biểu có thể kể đến là Pacific Biosciences, Illumina, Ion Torrent, Pyrosequencing, Oxford Nanopore,… Công nghệ giải trình tự mới đã thay thế phần lớn các công nghệ thế hệ đầu tiên. Những cách tiếp cận mới cho phép hàng triệu đoạn DNA được giải trình tự cùng lúc, tiết kiệm chi phí và nhanh hơn nhiều so với các công nghệ trước. Tính ứng dụng của các công nghệ này đã được cải thiện đáng kể nhờ những tiến bộ trong lĩnh vực tin sinh học. Khả năng lưu trữ và xử lý dữ liệu cao hơn, tạo điều kiện thuận lợi cho việc phân tích các tập dữ liệu lớn trong phạm vi nhiều gigabase. là một lĩnh vực phát triển nhanh chóng trong sinh học phân tử và công nghệ sinh học. Công nghệ này đã cách mạng hóa cách chúng ta nghiên cứu về bộ gene (genome), hệ phiên mã (transcriptomes) và ngành epigenomes. NGS là kỹ thuật thông lượng cao (high-throughput technology) cho phép giải trình tự đồng thời hàng triệu đoạn DNA trong một lần chạy. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ cung cấp cái nhìn tổng quan về công nghệ NGS. NGS là một công nghệ giải trình tự DNA cho phép giải trình tự đồng thời hàng triệu đoạn DNA trong một lần chạy. Kỹ thuật này giúp tăng đáng kể tốc độ và độ chính xác việc giải trình tự DNA. NGS dựa trên nguyên tắc giải trình tự song song (parallel sequencing), trong đó hàng triệu đoạn DNA được giải trình tự đồng thời. Cách tiếp cận này, NGS cung cấp một dữ liệu lớn với độ phân giải cao cho phép nghiên cứu, phân tích những bộ gen và hệ phiên mã phức tạp. Không giống như phương pháp giải trình tự truyền thống như giải trình tự Sanger, NGS cho kết quả nhanh và tiết kiệm chi phí hơn; ví dụ NGS có thể giải trình tự toàn bộ genome trong vài ngày, thay vì mất vài tháng hoặc thậm chí nhiều năm so với phương pháp truyền thống. Quy trình thực hiện giải trình tự gen thế hệ mới NGSQuy trình thực hiện kỹ thuật NGS bao gồm các bước cơ bản sau:
Nền tảng giải trình tự gen thế hệ mới NGSTrên thị trường hiện nay, mỗi nền tảng giải trình tự gen thế hệ mới có những điểm mạnh và hạn chế riêng. Các nền tảng NGS được sử dụng phổ biến nhất như: Illumina, Ion Torrent và Pacific Bioscatics. Illumina là nền tảng được sử dụng rộng rãi nhất, cung cấp giải pháp giải trình tự với thông lượng cao, chi phí thấp cho nhiều ứng dụng khác nhau. Ion Torrent là một nền tảng sử dụng chip bán dẫn đếm proton (ion H+) xác định trình tự nucleotide trong DNA thông qua việc phát hiện tín hiệu điện do ion H+ được giải phóng ra trong quá trình tổng hợp DNA bằng các máy đo pH siêu nhỏ gắn vào chip cảm ứng bán dẫn và đặc biệt thích hợp cho việc nghiên cứu các bộ gen nhỏ hơn. Pacific Biosciences cung cấp trình tự đọc dài, rất hữu ích cho việc nghiên cứu các vùng gen phức tạp, chẳng hạn như các biến thể lặp lại và các biến thể cấu trúc. Ứng dụng giải trình tự gen thế hệ mới NGSGiải trình tự gen thế hệ mới NGS được ứng dụng trong các lĩnh vực như: di truyền học, bộ gen (genomics) và y học cá nhân. Ví dụ, NGS có thể được sử dụng để nghiên cứu các biến thể di truyền, chẳng hạn như đa hình đơn nucleotide (single-nucleotide polymorphism, SNP) và biến thể số lượng bản sao (copy number variations – CNVs). NGS sử dụng để nghiên cứu mức độ biểu hiện gen và chỉnh sửa ngoại gen, ví dụ như methyl hóa DNA và chỉnh sửa histone. NGS cũng hữu ích cho việc nghiên cứu hệ vi sinh vật của con người và xác định các cộng đồng vi sinh vật. Ngoài ra, NGS được sử dụng trong việc phát triển các công cụ chẩn đoán và điều trị mới, chẳng hạn như dấu ấn sinh học ung thư và y học cá nhân. Tóm lại, giải trình tự gen thế hệ mới NGS là một công cụ mạnh mẽ để giải trình tự DNA đã cách mạng hóa trong lĩnh vực sinh học phân tử và bộ gen. Công nghệ này cung cấp một loạt các ứng dụng và có khả năng tác động đáng kể đến sự hiểu biết của chúng ta về các bệnh phức tạp và sự phát triển của các công cụ chẩn đoán và điều trị mới. |
