İnsan Genom Projesi‘nin tamamlanmasıyla birlikte, insan genomundaki hücresel hemostaz, gelişim ve hastalık ilerleyişi ile ilişkili düzenleyici ağlar (regülatör network) ve bu ağlarda rol oynayan fonksiyonel elementler tanımlanmaya başlanmıştır. Bu durum genomdaki bazı farklılıkların hücresel aktivitelerle ilgili olabileceğini ortaya koymuş ve kişiye özgü tedavilerin kullanımına ön ayak olmuştur. Son yıllarda kullanımında büyük artış olan yeni nesil dizileme teknolojileriyle beraber, genom düzeyindeki araştırmalar hız kazanmış ve epigenetik kavramının önemi artmıştır. Günümüzde en yaygın kullanılan yeni nesil dizileme platformları; Roche 454 (Pyrosequencing), Illumina (Bridge Amplification), DNBseq (DNA Nanoball Sequencing), Pacific Biosciences, Oxford Nanopore ve IonTorrent’dir. (1).
Yeni nesil dizileme sistemleri sayesinde Gigabase (Gb) başına okuma maliyetleri önemli ölçüde azalmış ve böylece çok daha ulaşılabilir olmuştur. Bu sayede genetik çalışmalar önemli ölçüde hız kazanmış ve bilimde yeni bir çağı kapılarını aralamıştır. Günümüzde yeni nesil dizileme teknolojileri tüm genom dizilemeden tüm ekzom dizilemeye, ciRNA dizilemeden miRNA dizilemeye ve mRNA dizilemeden lncRNA dizilemeye pek çok alanda kullanılmaktadır.
NGS Kullanım Alanları
Yeni nesil dizileme teknolojileri klinik ve araştırma amaçlı birçok çalışmada yaygın olarak tercih edilmektedir. Gb başı okuma maliyetlerinin bu kadar düşük olmasıyla birlikte pek çok açıdak geniş kapsamlı çalışmalara olumlu yönde etki etmiştir. Yeni nesil dizileme başta genetik hastalıklar tanı merkezleri ve genetik kaynaklar araştırma merkezleri olmak üzere pek çok laboratuvarda mevcut sistemlerdir.
Yeni Nesil Dizilemenin Klinikteki Kullanımı
Yeni nesil dizileme teknolojilerinin günümüzdeki en yaygın kullanım alanı; genetik hastalıklar değerlendirme merkezleridir. Bu merkezler devlet hastanelerinde olabileceği gibi özel kliniklerde de mevcuttur. Bu iş için özel olarak dizayn edilen pek çok klinik vardır. Bu klinikler bünyesinde bulundurduğu yeni nesil dizileme sistemleri ve bu sistemler altındaki cihazlarla başta tüm ekzom, kanser panelleri veya tek gen gibi dizileme yöntemleri olmak üzere tüm genom dizileme dahil çok daha fazla veri üretimi gerektiren alanlarda çalışabilirler. Lakin bu durum her zaman bu şekilde olmamaktadır. Nitekim NGS sistemleri ve cihazları kendi içerisinde belli miktarda baz okuma yapabilmektedir ve bu baz miktarı sistemler için terabase boyutunda olabileceği gibi birkaç gibabase da olabilmektedir. Bu durumda bazı genetik merkezleri tüm genom veya tüm ekzom dizileme gibi büyük çaplı çalışmalar yapabileceği gibi, bazı merkezler de tek gen veya bazı küçük gen panelleri üzerinde çalışabilmektedir.
Yeni nesil dizileme analizleri sayesinde hematolojik kanserler başta olmak üzere akciğer, meme, pankreas gibi ulaşılması güç olan solid doku kanserlerinin erken tanısı, bireysel tedavi yaklaşımlarının oluşturulması ve hastaların tedaviye olan yanıtlarının izlenmesi çok daha kolay ve uygulanabilir hale gelmiştir (2).
Yeni Nesil Dizilemenin Araştırmadaki Kullanımı
Yeni nesil dizileme teknolojileri araştırma amaçlı projelerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Kimi zaman bu projeler insan temelli (kimi zaman model organizmalar kullanılarak) olsa da çoğu zaman bitki, hayvan veya mikroorganizma temelli de olabilmektedir, hatta bazı zamanlar virüs temelli çalışmalarda da yeni nesil dizileme teknolojilerinin nimetlerinden yararlanılmaktadır. Yeni nesil dizileme sistemleri virüs genom dizilemesi, keşfi ve tanısı, ekoloji ve epidemiyoloji, replikasyon ve transkripsiyon dahil olmak üzere çeşitli bitki virüslerinde de kullanılmıştır (3, 4).
Günümüzde yeni nesil dizileme teknolojileri tüm genom ve tüm ekzoma dayalı araştırmaların yanı gen panelleri ve tek gen hastalıklarının, varyantlarının veya polimorfizmlerinin araştırılmasında, antik DNA araştırmalarında, metagenom ve mikrobiyota araştırmalarında, transkriptom gibi gen ekspresyon analizlerinin yanı sıra küçük RNA moleküllerinin dizilenmesinde, metilasyon ve ChIP dizilemede, tarımsal biyoteknoloji ve bitki/hayvan ıslah çalışmalarında yaygın bir şekilde kullanılmaktadır.
Yeni nesil dizileme hakkında daha fazla bilgi için aşağıdaki benzer içeriklerimize göz atabilirsiniz.
- Illumina MiSeq Cihazı Nasıl Çalışır?
- Illumina HiSeq 2500 Cihazı Nasıl Çalışır?
- BGISEQ-500 Cihazı ve Çalışma Prensibi
Kaynaklar