Next generation sequencing

Abstract

Informacije pohranjene u DNA sekvenci sadrži vrijedne podatke o tom organizmu, i znajući sekvencu cijelog genoma, u mogućnosti smo razumjeti procese koji se odvijaju u tom biću. Tijekom proteklih nekoliko godina, masivno paralelne metode DNA sekvenciranja su postale široko dostupne te se cijena sekvenciranja značajno snizila. Značajno brži i jeftiniji načini sekvenciranja značajno mijenjaju ne samo brojne projekte uključene u sekvenciranje genoma, već mijenjaju tok bioloških znanosti i aplikacije informacija dobivenih sekvenciranjem. Prve razmijene metode masivno paralelnog sekvenciranja su metode koje su se bazirale na klonalnoj amplifikaciji fragmenata DNA sekvence. Umnažanjem fragmenata, sekvenceri primaju mnogo intenzivniji signal o ugrađenoj bazi, no sam proces amplifikacije podložan je brojnim greškama zbog čega je i finalna sekvenca manje precizno određena. Sljedeća, treća, generacija sekvencera koristi se samo jednom molekulom fragmenta i sekvenciranje se provodi u realnom vremenu. Ove platforme su često preciznije od metoda prijašnje generacije i mogu se koristiti za kvantitativna istraživanja. Najnovije i najperspektivnije platforme su one temeljene na sekvenciranju pomoću nanopora. Zbog malih dimenzija prostora u kojem se odvija određivanje slijeda baza, velike količine DNA molekula bi se mogle sekvencirati u jednoj reakciji, na jednom stroju. Ove metode su još uvijek u razvoju zbog brojnih problema s kojima su se susreli kreatori ovih sekvencera pri radu u ovako malim dimenzijama. Ovaj rad detaljnije opisuje svaku od metoda masivno paralelnog sekvenciranja, navodeći prednosti i nedostatke svake od platformi kao i njihovu moguću primjenu.Information stored in DNA sequence contains valuable data about that organism, and by knowing ones genome, we will be able to understand processes happening in that being. Over the past few years, massively parallel DNA sequencing platforms have become widely available dramatically reducing the cost of DNA sequencing. The fast and low-cost sequencing approaches not only change the landscape of genome sequencing projects but also usher in new opportunities for sequencing in various applications. First developed massively-parallel sequencers were those that used clonally amplified fragments of DNA. By amplifying the fragments, sequencers would receive much stronger signal of incorporated nucleotide, but amplification leads to many errors causing less accurate final sequence. Later developed, third generation of sequencers uses single molecule templates and sequencing is usually done in real time. These methods are more accurate but also they can be used in quantitative applications. The newest and the most promising platforms are ones based on nanopore sequencing. Because of small dimensions of sequencing space, enormous amount of DNA could be sequenced in just one reaction, on one sequencer. These methods are still under development because of lot of problems designers of these machines encountered when doing in such small space. This thesis introduces into the high-throughput sequencing technologies, advantages and disadvantages of every platform and their biological application