NGS چیست و کاربرد آن در تشخیص و درمان

یک مقدمه  بر NGS
NGS (Next Generation Sequencing) مجموعه ای از نرم افزارها و دستگاه های ضروری است که برای خواندن توالی های DNA استفاده می شود. کارشناسان از این داده ها برای به دست آوردن اطلاعات مفید در مورد بیماری های ناشناخته یا انتخاب بهترین درمان برای بیماری هایی مانند سرطان استفاده می کنند. در ادامه با هم به بررسی ساختار DNA، نحوه تغییر آن و ارتباط این تغییرات با بیماری می پردازیم و نقش روش های NGS را در این زمینه بیشتر بررسی خواهیم کرد.

کاربرد NGS در تشخیص و درمان

چه قدبلند یا کوتاه قد، چشمان روشن یا تیره، چه سابقه خانوادگی ابتلا به این بیماری داشته باشید یا نهDNA از واحدهای کوچکتری به نام نوکلئوتید تشکیل شده است و هرگونه تغییر در آنها مانند جایگزینی آنها با یکدیگر، حذف بخشی یا اضافه کردن یک عدد نمی تواند عواقب زیانباری برای انسان داشته باشد. این تغییرات جهش نامیده می شود.

NGS چیست؟

تشخیص این تغییرات در توالی DNA با خواندن نوکلئوتیدها امکان پذیر است که به آن توالی یابی می گویند. اولین نسل از روش های توالی یابی، توالی های کوچک DNA را رمزگشایی یا خواندند، در حالی که پیشرفت این روش ها ژنوم انسانی سه میلیارد نوکلئوتید را تعیین توالی یابی کرد که در گذشته با هزینه ای حدود سه میلیارد دلار در سیزده سال تعیین توالی شد. با قیمت آن تنها در دو ساعت به کمتر از هزار دلار کاهش یافت.

این روش‌های بسیار ارزشمند، به‌اصطلاح توالی‌یابی نسل بعدی (NGS) نامیده می‌شوند که به عنوان روش‌های پرتوان با سرعت بسیار بالا طبقه‌بندی می‌شوند. سه مرحله کلیدی در این روش ها دیده می شود که شامل تهیه کتابخانه، ترتیب بندی و تجزیه و تحلیل داده ها می شود. خواندن میلیون‌ها بخش به طور همزمان و موازی تنها در یک اجرای دستگاه، یک فایل خروجی جامع از خوانده‌های نوکلئوتید ژنوم به نام FASTQ ایجاد می‌کند.کاربرد روش: NGS
بخش هایی از DNA که به RNA رونویسی می شوند، مناطق کد کننده یا ژن نامیده می شوند. همچنین می توان از روش های توالی یابی برای شمارش رونوشت های RNA که از DNA در هر سلول ساخته می شود استفاده کرد و با کمک آنها میزان بیان ژن در بافت های مختلف را بررسی کرد. به این میدان توالی یابی RNA می گویند.

از دیگر کاربردهای روش NGS در میکروبیولوژی و ویروس شناسی، پزشکی قانونی و تشخیص ناهنجاری های جنین قبل از تولد با استفاده از توالی های DNA جنین منتشر شده در خون مادر را می توان DNA جنین بدون سلول یا به اختصار cffDNA نامید. .

تجزیه و تحلیل داده های NGS:

اگرچه روش‌های NGS فناوری پیشرفته‌ای را برای خواندن نوکلئوتیدها با خطای بسیار کم ارائه می‌کنند، اما بخش مهمی برای محقق برای رسیدن به پاسخ به تحلیل صحیح و اصولی این خروجی بستگی دارد.

این مسیر سخت شامل بررسی کیفیت فایل‌های خوانده‌شده FASTQ و انجام اصلاحاتی مانند حذف توالی‌های اضافی در طول فرآیند برش، سپس تراز کردن یا تراز خواندن با ژنوم مرجع برای به دست آوردن تفاوت‌هایی است که خروجی حاصل در فایلی به نام VCF ذخیره می‌شود.این فرآیند فراخوانی متغیر نامیده می شود. سپس فایل‌های VCF با کمک اطلاعات حاشیه‌ای در مورد واریانت‌ها در طول فرآیند حاشیه‌نویسی پر می‌شوند و در نهایت با کمک دستورالعمل‌های فیلتر موجود، نوع بیماری اصلی انتخاب می‌شود.

به همین دلیل است که امروزه با توجه به کاربردهای گسترده NGS در تشخیص و درمان، یادگیری روش صحیح تجزیه و تحلیل داده های NGS از ارزش بالایی برخوردار است و نیاز روزافزون جامعه به تحلیلگران مجرب در زمینه NGS بسیار مشهود است.

در این زمینه، آزمایشگاه ژنیران، یکی از معدود مراکز در ایران، آموزش کامل تجزیه و تحلیل داده های NGS را به صورت حضوری برای دانشمندان ارائه کرد. علاقه مندان پس از گذراندن این دوره در بازار کار بسیار خوبی قرار می گیرند و بسته به توانایی های فردی می توانند به عنوان تحلیلگر در همان مرکز استخدام شوند.

آزمایشگاه  بر حوزه آموزشی در زمینه خدمات نیز فعالیت می کند. این خدمات شامل استخراج RNA و DNA، ارسال نمونه به شرکت های توالی یابی و در نهایت تجزیه و تحلیل داده های مرحله FASTQ برای نوشتن گزارش می باشد.