Sequenzierung der nächsten Generation

Überblick über NGS-Methoden

Während sich die Methodik und die Reagenzien für NGS ständig weiterentwickeln, stehen Forschern mittlerweile zahlreiche NGS-Systeme zur Verfügung. Häufig verwendete Plattformen umfassen mehrere entscheidende Schritte im NGS-Workflow, darunter die Proben- oder Bibliotheksvorbereitung, die Clusterbildung, die Sequenzierung und die Datenanalyse. Die Probenvorbereitung umfasst in der Regel entweder eine DNA-Amplifikation oder die Zugabe von Sequenzlinkern bzw. Adaptoren. Die Clusterbildung für jede DNA-Sequenz erfolgt, wenn die DNA mit dem kovalent gebundenen Linker an eine feste Oberfläche hybridisiert, um eine Bridge-PCR-Amplifikation durchzuführen, oder durch alternative Methoden wie die Emulsions-PCR. Darüber hinaus gibt es viele DNA-Sequenzierungsmethoden, darunter die Sequenzierung durch Ligation, die Sequenzierung durch Synthese, die Pyrosequenzierung und die Ionen-Halbleiter-Sequenzierung. Jedes Sequenzierungsverfahren umfasst unterschiedliche Reaktionsschritte und chemische Verfahren, die letztlich die Länge jeder Sequenz (Leselänge), die Fehlerrate und die Reagenzienkosten bestimmen.

Analytische Ansätze für die NGS-Datenanalyse

Ein abschließender Bestandteil aller NGS-Workflows ist der entscheidende Schritt der Datenanalyse, der nach der Sequenzierung erfolgt. Während jede NGS-Plattform und jeder Workflow eine enorme Menge an digitalen Informationen erzeugt, die auf Computern erfasst werden, muss der Rohdatensatz von Bioinformatikern mithilfe einer stetig wachsenden Anzahl von Analysewerkzeugen für das Read-Alignment und das Mapping analysiert werden, wie beispielsweise Bowtie, Galaxy und viele andere. Viele der Entwicklungen im Bereich der NGS-Technologien sind aus der Verschmelzung zahlreicher wissenschaftlicher Disziplinen hervorgegangen, um die Analyse und Interpretation solch großer Datensätze zu entwickeln und zu optimieren. Je nach den spezifischen Anwendungsanforderungen sind Forscher nun in der Lage, diese leistungsstarken Werkzeuge zu nutzen, um ganze Genome, Exome oder Transkriptome für Grundlagen- und Krankheitsforschungsstudien zu sequenzieren.