Презентация на тему "Секвенирование" - скачать презентации по Медицине

Содержание

Слайд 2

План: Принципы секвенирования Секвенаторы третьего покаления Геном, геномика Современное положение секвенирования

План:
Принципы секвенирования
Секвенаторы третьего покаления
Геном, геномика
Современное положение секвенирования
Базы данных секвенирования и их

применение
Слайд 3

СЕКВЕНИРОВАНИЕ Секвенирование — это определение нуклеотидной последовательности ДНК.

СЕКВЕНИРОВАНИЕ

Секвенирование — это определение нуклеотидной последовательности ДНК.

Слайд 4

Для секвенирования ДНК в настоящее время используют дидезоксинуклеотидный метод, или метод

Для секвенирования ДНК в настоящее время используют дидезоксинуклеотидный метод, или метод

≪обрыва цепи≫
Метод разработан Ф. Сенгером в 1977 году.
В 1980 году американцам Ф.Сенгеру и У.Гилберту была присуждена половина Нобелевской премии ≪за вклад в определение последовательности оснований в нуклеиновых кислотах≫.

СЕКВЕНИРОВАНИЕ

Слайд 5

СЕКВЕНИРОВАНИЕ

СЕКВЕНИРОВАНИЕ

Слайд 6

СЕКВЕНИРОВАНИЕ ПО МЕТОДУ Сенгера

СЕКВЕНИРОВАНИЕ ПО МЕТОДУ Сенгера

Слайд 7

СЕКВЕНИРОВАНИЕ

СЕКВЕНИРОВАНИЕ

Слайд 8

СЕКВЕНИРОВАНИЕ

СЕКВЕНИРОВАНИЕ

Слайд 9

Если у вас 50 000 или 1 000 000/ 1 000

Если у вас 50 000 или 1 000 000/ 1 000

000 000 образцов ДНК?

МОДИФИКАЦИИ МЕТОДА СЕКВЕНИРОВАНИЯ ?????

Например: ищите полиморфизные мутации при раке легкого

Слайд 10

План: Принципы секвенирования Секвенаторы третьего покаления Геном, геномика Современное положение секвенирования

План:
Принципы секвенирования
Секвенаторы третьего покаления
Геном, геномика
Современное положение секвенирования
Базы данных секвенирования и их

применение
Слайд 11

Технология чипов

Технология чипов

Слайд 12

Технология чипов

Технология чипов

Слайд 13

Технология чипов Massively Parallel Signature Sequencing (MPSS) Polony sequencing 454 pyrosequencing

Технология чипов

Massively Parallel Signature Sequencing (MPSS)

Polony sequencing

454 pyrosequencing

Illumina (Solexa) sequencing

SOLiD sequencing

Ion

semiconductor sequencing

DNA nanoball sequencing

Heliscope single molecule sequencing

Single molecule real time (SMRT) sequencing

Nanopore DNA sequencing

Sequencing by hybridization

Sequencing with mass spectrometry

Microfluidic Sanger s
equencing

Microscopy-based techniques

RNAP sequencing

In vitro virus high-throughput sequencing

Слайд 14

Секвенирование Illumina: принцип метода 1. ДНК фрагментируют и присоединяют к фрагментам

Секвенирование Illumina: принцип метода

1. ДНК фрагментируют и присоединяют к фрагментам адаптеры

2.

ДНК пропускают через каналы ячейки, покрытые праймерами, комплементарными концам адаптеров

3. Через ячейку пропускают реагенты для достраивания второй цепи ДНК

4. Двуцепочечные фрагменты денатурируют

Стадии 3-4 повторяются 30-35 раз

6. Каждый фрагмент оказывается окружен группой идентичных молекул («кластеры»).

Слайд 15

Секвенирование Illumina - принцип метода 7. Через ячейку пропускают реагенты (флуоресцентно

Секвенирование Illumina - принцип метода

7. Через ячейку пропускают реагенты (флуоресцентно меченые

терминированные dNTP и полимеразу)

8. На ячейку светят лазером и проводят съемку.

9. Через ячейку пропускают реагенты, отщепляющие флуорофор и терминатор

Слайд 16

Illumina (Solexa) sequencing

Illumina (Solexa) sequencing

Слайд 17

Illumina (Solexa) sequencing 1. Обнаружены точковые мутации при раке легкого (в

Illumina (Solexa) sequencing

1. Обнаружены точковые мутации при раке легкого (в сравнении

со здоровыми)

Примеры результатов использования метода:

2. Обнаружено свыше 50 000 новых полиморфизных мутаций

3. Просеквенировано 615 образцов ДНК больных неврологических заболеваний

4. Просеквенировано ДНК 50 случаев детского рака……….

Слайд 18

Высокопроизводительное пиросеквенирование (454) Самая первая из технологий NGS

Высокопроизводительное пиросеквенирование (454)

Самая первая из технологий NGS

Слайд 19

Секвенирование единичных молекул. Pacific Biosciences

Секвенирование единичных молекул. Pacific Biosciences

Слайд 20

Стоимость полногеномного секвенирования.

Стоимость полногеномного секвенирования.

Слайд 21

План: Принципы секвенирования Секвенаторы третьего покаления Геном, геномика Современное положение секвенирования

План:
Принципы секвенирования
Секвенаторы третьего покаления
Геном, геномика
Современное положение секвенирования
Базы данных секвенирования и их

применение
Слайд 22

Геном — совокупность наследственного материала, заключенного в клетке организма. Термин «геном»

Геном — совокупность наследственного материала, заключенного в клетке организма.
Термин «геном» был

предложен немецким ботаником Гансом Винклером в 1920 году (Hans Karl Albert Winkler, 1877 —1945).

Геном, геномика

Слайд 23

Иследования ДНК особенно интенсивно пошли со времени установления принципов её построения.

Иследования ДНК особенно интенсивно
пошли со времени установления
принципов её

построения.
Появилось много различных методических подходов: специфическая фрагментация (рестриктазы), электрофорез и идентификация фрагментов, применение радиоактивных и флюоресцентных меток, получение большого количества копий (полимеразы).
Слайд 24

Рестриктазы – бактериальные ферменты, расщепляющие чужеродные ДНК в определённых последовательностях нуклеотидов.

Рестриктазы – бактериальные
ферменты, расщепляющие
чужеродные ДНК в определённых
последовательностях нуклеотидов.
Сочетание

всё совершенствующихся методов исследования с компьютерной обработкой данных значительно снижало временные и финансовые затраты на расшифровку геномов различных объектов:
Слайд 25

Начали возникать проекты по секвенированию (установление последовательности ) геномов отдельных видов

Начали возникать проекты по
секвенированию (установление
последовательности ) геномов отдельных видов

живых организмов.
Первым, в 1977 году, был
полностью секвенирован геном
бактериофага Φ-X174 (5 368 нп).
Затем последовали и другие
объекты…
Слайд 26

1980—1990 годы:постепенно, в молекулярной биологии выделился раздел, изучающий геном и гены

1980—1990 годы:постепенно, в молекулярной биологии выделился раздел, изучающий
геном и гены

= геномика (установление структуры и выяснение механизма функционирования генома в живых системах)
К этому времени были изучены фрагменты ДНК человека, накопилось много сведений о наследственных заболеваниях в мировом сознании (прежде всего в медицинских кругах) зрела мысль о необходимости скорейшего исследования генома человека.
Слайд 27

В 1988 г. на базе Национального Института Здравоохранения США стартовал проект

В 1988 г. на базе Национального Института
Здравоохранения США стартовал проект


программы «Геном человека».
Затем он стал международным, к которому
присоединились ведущие лаборатории многих
стран, главным образом:
Великобритании Франции
Германии Японии
России
В 2003 г. проект был успешно завершён.
Слайд 28

23 пары хромосом у человека, в сумме 46 хромосом 2 метра

23 пары хромосом у человека, в сумме 46 хромосом
2 метра ДНК
3

миллиарда нуклеотидов
Приблизительно 30 000 генов кодирующих белки

Геном человека

Слайд 29

Проект «геном человека» выявлено не менее 1.5 миллиона мутаций, по которым

Проект «геном человека»

выявлено не менее 1.5 миллиона мутаций, по
которым геномы людей

отличаются друг от друга
Слайд 30

Проект «геном человека»

Проект «геном человека»

Слайд 31

Что дала геномика?  oгромный объем информации по первичным структурам ДНК.

Что дала геномика?
 oгромный объем информации по первичным
структурам ДНК.
 понимание молекулярных

механизмов заболеваний;
 новые подходы в создании лекарств, новые
диагностические тесты, генная терапия;
 трансгенные животные и растения.
 недостаток геномики –
Мы знаем весь геном, но не знаем, что реально
экспрессируется и что реально работает в клетке

+

+

+

+

+

Слайд 32

План: Принципы секвенирования Секвенаторы третьего покаления Геном, геномика Современное положение секвенирования

План:
Принципы секвенирования
Секвенаторы третьего покаления
Геном, геномика
Современное положение секвенирования
Базы данных секвенирования и их

применение
Слайд 33

ПЕРВЫЕ ЛЮДИ С ИНДИВИДУАЛЬНЫМИ ПРОЧИТАННЫМИ ГЕНОМАМИ


ПЕРВЫЕ ЛЮДИ С ИНДИВИДУАЛЬНЫМИ ПРОЧИТАННЫМИ ГЕНОМАМИ

Слайд 34

Людей Животных Растений Бактерий Геномные базы данных

Людей
Животных
Растений
Бактерий

Геномные базы данных

Слайд 35

Наша геномная эра является свидетелем взрыва объема биологической информации доступной из-за

Наша геномная эра является свидетелем взрыва объема биологической информации доступной

из-за гигантским достижениям в области молекулярной биологии и геномики
Слайд 36

автоматическая расшифровка нуклеотидных последовательностей -> ИНФОРМАЦИОННЫЙ ВЗРЫВ

автоматическая расшифровка нуклеотидных последовательностей -> ИНФОРМАЦИОННЫЙ ВЗРЫВ

Слайд 37

План: Принципы секвенирования Секвенаторы третьего покаления Геном, геномика Современное положение секвенирования

План:
Принципы секвенирования
Секвенаторы третьего покаления
Геном, геномика
Современное положение секвенирования
Базы данных секвенирования и их

применение
Слайд 38

Одним из механизмов генетического разнообразия является изменение «буквы» генетического кода (СНП

Одним из механизмов генетического разнообразия является изменение «буквы» генетического кода (СНП

- сингулярный нуклеотидный полиморфизм; SNP - single nucleotide polymorphism).
Полагают, что у человека СНП встречается с частотой 0,1%, т.е. конкретный человек отличается от других одним нуклеотидом на каждую тысячу нуклеотидов.
Слайд 39

Для SNPs существует большое количество баз данных dbSNP SNPedia GWAS Central

Для SNPs существует большое количество баз данных

dbSNP
SNPedia
GWAS Central
International HapMap Project
MirSNP

Большинство генов

в каждом организме представлено двумя аллелями, один из которых унаследован от отца, а другой - от матери. Если оба аллеля идентичны, то организм считается гомозиготным, если разные - гетерозиготным .
Слайд 40

SNP могут быть причиной наследственных заболеваний: Некоторые заболевания:

SNP могут быть причиной наследственных заболеваний:

Некоторые заболевания:

Слайд 41

SNP используют как маркеры наследственных заболеваний: Некоторые заболевания:

SNP используют как маркеры наследственных заболеваний:

Некоторые заболевания:

Слайд 42

Слайд 43

http://www.ebi.ac.uk/2can/bioinformatics/bioinf_realworld_1.html Молекулярная медицина: 1. Поиск мишеней для конструирования лекарственных молекул 2.

http://www.ebi.ac.uk/2can/bioinformatics/bioinf_realworld_1.html
Молекулярная медицина:
1. Поиск мишеней для конструирования лекарственных
молекул
2. Персонализированная медицина
3. Профилактическая медицина
4.

Генная терапия
Слайд 44

Молекулярная медицина 1. Персонализированная медицина http://www.ornl.gov/hgmis/medicine/pharma.html 2. Профилактическая медицина http://www.ornl.gov/hgmis/medicine/genetest.html 3.

Молекулярная медицина
1. Персонализированная медицина
http://www.ornl.gov/hgmis/medicine/pharma.html
2. Профилактическая медицина
http://www.ornl.gov/hgmis/medicine/genetest.html
3. Генная терапия
http://www.ornl.gov/hgmis/publicat/hgn/v10n1/15wilson.html
http://www.fda.gov/fdac/features/2000/gene.html
http://www.wiley.co.uk/genetherapy/clinical/
http://cis.nci.nih.gov/fact/7_18.htm
http://www.ornl.gov/hgmis/medicine/tnty.html
http://www.faseb.org/opar/newsletter/jun98/junx5.html

Слайд 45

Археогенетика анализ ДНК, полученной из археологических останков (древней ДНК, англ. aDNA);

Археогенетика

анализ ДНК, полученной из археологических останков (древней ДНК, англ. aDNA);
анализ ДНК современных

популяций (людей, домашних растений и животных) с целью изучения человеческого прошлого и генетического наследия взаимодействия человека с биосферой;

Период полураспада ДНК – 521 год
ДНК полностью теряет читабельность через 1,5 миллиона лет (в вечной мерзлоте и пещерах – дольше) (оставшиеся короткие фрагменты нечитабельны)
Кости полностью разрушаются через 6,8 миллиона лет

ДНК неардентальца просеквенирована на 60%

Слайд 46

Переселение народов (теории миграции)

Переселение народов

(теории миграции)

Слайд 47

Анализ ДНК азиатских народов Каждый 12 монголец ♂– потомок Чингисхана Анализ

Анализ ДНК азиатских народов

Каждый 12 монголец ♂– потомок Чингисхана

Анализ Y-хромосом

(казахи

♂ – каждый сотый; калмыки, буряты...)

Китайские ученые просеквенировали ДНК Чингисхана в 2011 году

(Официально: 3 жены = 8 сыновей и 5 дочерей)

Слайд 48

Прородители людей (Адам и Ева) Анализ Y-хромосом Анализ ДНК митохондрий

Прородители людей (Адам и Ева)

Анализ Y-хромосом

Анализ ДНК митохондрий

Слайд 49