Primære DNA-analyse teknikker som har vært brukt siden 1985

genetikk - basert forskning er en av de mer raske utviklingen av vitenskapelige disipliner i dag . Tidlig teknologi begynte med teknikker ved hjelp av radioaktive etiketter for DNA- sekvensering , identifisering av enkeltbasersom utgjør DNA . DNA er oppskriften for alle levende organismer , inkludert virus . Det er dannet fra millioner eller milliarder av repeterende enheter med fire nitrogenholdige baser, som er utpekt for adenosin A , G for guanosin , C i cytosin og T for tymin . Mennesker inneholde ca 9 milliarder kroner av disse basene , gjenta uten et karakteristisk mønster . Tre baser sammen symboliserer en aminosyre . En kjede av aminosyrer bestemmer et protein. Den komplement av forskjellige proteiner bestemmer karakteristikkene for en levende organisme kalles en fenotype. DNA analyse teknikker er brukt for å bestemme DNA-sekvenser for å forstå hvordan levende organismer utvikler , og de feilene i sekvens som forårsaker sykdom som kreft . Teknologi utviklet seg raskt etter at utviklingen av PCR i 1985 . Polymerase Chain Reaction

polymerase chain reaction , eller PCR , er kanskje den viktigste vitenskapelige gjennombrudd i genetisk forskning . Kary Mullins oppfunnet PCR i 1985 . PCR-prosessen tillater forskere å forsterke bestemte områder av DNA , som produserer millioner av eksemplarer i løpet av timer . PCR benytter en varmestabilenzym kalt Taq-polymerase , isolert fra en bakteriearterkalt Thermus aquaticus , fant lever i varme kilder . I nærvær av råstoffer , syntetiserer Taq-polymerase kopier av DNA ved hjelp av den opprinnelige DNA som en mal. Forskere kan fastslå det nøyaktige område av DNA som skal forsterkes ved å inkludere 20 basis DNA-tråder såkalte primere. Primere initiere forsterkning etter paring , eller avspenning , til et tilsvarende sett med baser på DNA -malen . Alle nye teknologier som er utviklet siden 1985 kreve noe derivat av PCR forsterkning .
DNA-sekvensering Teknikker

DNA -sekvensering avgjør den nøyaktige rekkefølgen av nitrogenbaser . Tidlig utvikling av sekvenseringsmetodermerket hver base med en radioaktiv markør i løpet av PCR. Det amplifiserte DNA vil være atskilt av en elektrisk strøm , og bevege seg gjennom en gel -lignende materiale som kalles polyakrylamid . Teknologien er begrenset av det faktum at hver basissammensetningble bestemme i adskilte baner , fordi radioaktive markører vises den samme når de leses ved røntgenfotografering . En bane på gelen ble brukt for hver base . Utvikling av fluorescerende fargestoffer automatisert teknologi i begynnelsen av 1990 , og hver base var merket med en annen farge . Som baser beveget seg gjennom gelen , oppnådde et digitalt kamera fargene og sendte data til en tilknyttet datasystem. Automatisert sekvense tillatt opp til 700 baser som skal bestemmes , kontra 200 basis begrensning for radioaktive merkelapper .
Utvikling av kapilSekvense

Rundt 1997 , DNA -sekvensering teknikker ble videreutviklet ved å erstatte rotete glassplater og polyakrylamid med glasskapillærer. Forskere ikke lenger er nødvendig å helle akrylamid mellom to glassplater og vente på dannelsen av gel -lignende polyakrylamid før sekvensering. Sekvensering ble utført i stedet ved hjelp av en tykk sirup -aktig polymer derivat av polyakrylamid som ble sprøyte - injisert i hule glassfibre . Prøver er fortsatt forsterkes ved hjelp av PCR og fluorescerende fargestoffer , og deretter automatisk lastet inn i individuelle kapillærer for sekvensering . Resultatet var mer automatisering i teknikker og evnen til å sekvensere større antall prøver på kortere tid. Flertallet av det menneskelige genom , alle 9 milliarder baser , ble bestemt ved hjelp av kapillær sekvensering .
Real Time PCR

Etter å bestemme DNA-sekvensen for en bestemt organisme , den neste mål i forskning var å se etter variasjoner mellom organismer av samme og forskjellige arter . En grunn er å analysere forskjeller og likheter i DNA -sekvens fra forskjellige arter ; hvorfor mennesker er mennesker og gorillaer er ikke . En annen grunn er å bruke genetiske metoder for å bestemme feil, eller mutasjoner , som forårsaker genetiske sykdommer. Real time PCR benytter teknologi som ligner på PCR som inkorporerer en ekstra fluorescent- merket primer for å markere en bestemt rekkefølge . Enhver feil i den DNA forhindrer at markeringen fra annealing til DNA-tråden . Muligheten for markøren å gløde måles under PCR for å bestemme om en mutasjon er til stede .
Microchip Array Technology

Microchip rekke analyse ble utviklet like etter sanntid PCR og brukes primært for genuttrykk , eller å finne ut hvilke gener i en celle er aktiv . Ikke alle genet i genomet er aktivert. Aktiveringen av spesifikke gener bestemmer funksjonen av forskjellige typer av celler i komplekse organismer ; hvorfor hudceller er ikke leverceller , f.eks . Forskere isolere produktet av aktive gener i form av messenger-RNA eller mRNA, og bruke PCR- teknikker for å produsere en DNA- komplement. Den prøve-DNA er flekket på en plate med merkede prober som fluorescerer i nærvær av DNA. Platene som brukes i dag kan samtidig teste over 30.000 prøver på en gang .
Next Generation Sequencing

Den siste utviklingen i DNA- analysen, er neste generasjons sequencere . Prosessen er ikke i motsetning til normale sekvensering. Imidlertid er utstyret i stand til å bestemme hele genomiske sekvenser isolert fra bakterier, 2000000 baser på en gang. Fremgangsmåten omfatter emulsjon PCR, en teknikk som bruker DNA innkapslet på en mikro - perle eller oljedråpe . Dette forbedrer i stor grad effektiviteten av normale PCR teknikker og tillater flere områder av DNA som skal bli amplifisert samtidig. Den forsterkede DNA blir deretter sekvensert med spesialiserte neste generasjons sequencere . Med utviklingen av teknologien som brukes i genetisk forskning , har genetikk blitt en av de raskest voksende områder av vitenskapelig forskning .