Primära DNA-analys tekniker som har använts sedan 1985

Genetik baserad forskning är en av de mer snabbt föränderliga vetenskapliga discipliner idag . Tidig teknik började med tekniker med radioaktiva markörer för DNA-sekvensering , identifiering av enskilda baser som bygger upp DNA . DNA är en plan för alla levande organismer , inklusive virus . Det bildas från miljoner eller miljarder upprepade enheter av fyra kvävebaser , betecknade A för adenosin , G för guanosin , C för cytosin och T för tymin . Människan innehåller cirka 9 miljarder av dessa baser , upprepa utan ett distinkt mönster . Tre baser tillsammans symboliserar en aminosyra . En kedja av aminosyror som bestämmer ett protein. Komplementet av olika proteiner bestämmer egenskaperna hos en levande organism kallas en fenotyp. DNA-analyser används för att bestämma DNA-sekvenser för att förstå hur levande organismer utvecklas , och de misstag i följd som orsakar sjukdomar som cancer . Teknik avancerade snabbt efter utvecklingen av PCR 1985 . Polymerase Chain Reaction

polymerase chain reaction , eller PCR , är kanske den viktigaste vetenskapliga genombrott inom genetisk forskning. Kary Mullins uppfann PCR 1985 . PCR- processen tillåter forskare att förstärka specifika områden av DNA , som producerar miljontals exemplar inom några timmar . PCR sysselsätter ett värmestabiltenzym som kallas Taq-polymeras , isolerad från en bakterieartersom kallas Thermus aquaticus , fann lever i varma källor . I närvaro av råmaterial, syntetiserar Taq-polymeras dubbla kopior av DNA med användning av det ursprungliga DNA som en mall. Forskare kan bestämma exakt det område av DNA som skall förstärkas genom att inkludera 20 bas DNA-strängar som kallas primers . Primers initiera förstärkning genom parning eller glödgning , till en matchande uppsättning av baser på DNA-mallen . All ny teknik som utvecklats sedan 1985 kräver en del derivat av PCR-förstärkning .

DNA- sekvenseringstekniker

DNA-sekvense bestämmer den exakta ordningen på kvävebaser . Tidig utveckling av sekvenseringsmetoder taggade varje bas med en radioaktiv etikett under PCR . Det amplifierade DNA skulle vara åtskilda av en elektrisk ström , och rör sig genom en gel-liknande material som heter polyakrylamid. Tekniken var begränsad av det faktum att varje bas sammansättning var avgöra i skilda köer , eftersom radioaktiva markörer visas samma när den läses av röntgenfotografering. Ett körfält på gelén användes för varje bas. Utveckling av fluorescerande färger automatiserade tekniken i början av 1990 , och varje bas märktes med en annan färg . Eftersom baserna flyttas genom gelen , inspelad en digitalkamera färgerna och skickade data till en ansluten dator . Automatiserad sekvense tillåts upp till 700 baser som skall fastställas , jämfört med 200 grundbegränsning för radioaktiva markörer . Addera Utveckling av kapillär sekvense

Omkring 1997 , DNA-sekvensering tekniker vidareutvecklades genom att ersätta stökigt glasplattor och polyakrylamid med glaskapillärer . Forskare som inte längre behövs för att hälla akrylamid mellan två glasplattor och vänta på bildningen av gelliknande polyakrylamid före sekvensering. Sekvensering i stället utförs med hjälp av en tjock sirapsliknande polymerderivat av polyakrylamid som sprut- injiceras i ihåliga glasfibrer . Prover fortfarande amplifieras med användning av PCR och fluorescerande färgämnen , sedan automatiskt laddas in i individuella kapillärer för sekvensering. Resultatet var mer automatisering i tekniker och förmågan att sekvensera större antal prover på kortare tid. Den största delen av det humana genomet , alla 9000000000 baser , bestämdes med användning av kapillär sekvensering. Addera Real Time PCR

Efter bestämning av DNA-sekvensen för en specifik organism, det nästa mål i forskningen var att leta efter variationer mellan organismer av samma och olika arter . Ett skäl är att analysera skillnader och likheter i DNA-sekvensen från olika arter; varför människor är mänskliga och gorillor inte . Ett annat skäl är att använda genteknik för att bestämma fel, eller mutationer , som orsakar genetiska sjukdomar. Real time PCR använder teknik som liknar PCR som innehåller ytterligare en fluorescensmärkt primer för att markera en viss sekvens . Varje misstag i DNA förhindrar markören från glödgning till DNA-strängen . Förmågan för markören att glödga mäts under PCR för att bestämma huruvida en mutation är närvarande. Addera Microchip Array Technology

Microchip array analys utvecklades strax efter realtid PCR och används främst för genexpression , eller för att bestämma vilka gener i en cell är aktiva. Inte varje gen i genomet är aktiv . Aktiveringen av specifika gener bestämmer funktionen hos olika typer av celler i komplexa organismer; varför hudceller inte leverceller , till exempel. Forskare isolera produkten av aktiva gener i form av budbärar- RNA eller mRNA , och använda PCR-tekniker för att producera en DNA-komplement . Det prov-DNA är fläckig på en plåt med märkta prober som fluorescerar i närvaro av DNA . Plattorna som används idag kan samtidigt testa över 30.000 prover på en gång .
Nästa generations sekvense

Den senaste utvecklingen inom DNA- teknik för analys är nästa generations sequencers . Processen är inte till skillnad från normal sekvensering . Dock är den utrustning som kan avgöra hela iska sekvenser som isolerats från bakterier, 2 miljoner baser på en gång . Processen inkorporerar emulsion PCR, en teknik som använder DNA inkapslat i en mikropärlaeller oljedroppar . Det förbättrar avsevärt effektiviteten hos normala PCR-tekniker och gör att flera områden av DNA som skall amplifieras samtidigt. Det förstärkta DNA därefter sekvenseras med specialiserade nästa generations sequencers . Med utvecklingen av teknik som används i genetisk forskning har genetik blivit en av de snabbast växande områdena för vetenskaplig forskning . Addera