سير تحولات روش‏هاي تعيين توالي ژنوم از ابتدا تاكنون

Revolution of DNA Sequencing Method from the Past until Today

تعيين توالي DNA يكي از مهم‏ترين دستاوردهاي بشر محسوب مي‏شود. امروزه روش‏هاي متفاوتي به منظور تعيين توالي نوكليوتيدها (آدنين، گوانين، سايتوزين و تيمين) در يك مولكول DNA به‏كار گرفته مي‏شود. آشنايي با دانش تعيين توالي DNA از اركان اجتناب ناپذير پژوهش‏هاي مرتبط با علم زيست‏شناسي است و در گرايش‏هاي پژوهشي و كاربردي وسيعي مانندِ تشخيص بيماري‏ها، زيست فنآوري، زيست‏شناسي جنايي و زيست‏شناسي سيستماتيك استفاده مي‏شود. امكان تعيين توالي DNA به طور چشمگيري پژوهش در زيست‏شناسي و كشفيات در اين زمينه را سرعت بخشيد. پس از ابداع روش‏هاي خودكار تعيين توالي با استفاده از فنآوري‏هاي پيشرفته، پروژه‏هاي بزرگي به واسطه همكاري‏هاي علمي‌ بين‏المللي انجام شد كه منجر به تعيين توالي كامل ژنوم انسان و بسياري از حيوانات، گياهان و ميكروب‏ها شد. هدف اصلي نسل سوم فنآوري تعيين توالي، افزايش توان عملياتي، كاهش هزينه‏ها، زمان و مواد مصرفي است. در اين راستا امروزه دانشمندان در صدد طراحي يك ميكروسكوپ ژني هستند كه در اين سيستم با نشاندار كردن DNA پليمراز، توالي ژنوم هنگام عبور از حفره‏هاي ريز با روش‏هاي ميكروسكوپي خوانده مي‏شود. با نشاندار كردن نوكليوتيد با اجزاي سنگين‏تر مانند هالوژن‏ها، شرايطي فراهم مي‏شود تا جايگاه نوكليوتيد‏ها در قطعات بزرگ‏تر از 5000 نوكليوتيد با چشم مشاهده و ثبت شود. از آن‏جا كه پژوهشگران علم ژنتيك در ايران نيز از اين فنآوري استفاده مي‏نمايند و با توجه به نياز به منابع فارسي قابل فهم در اين زمينه، مولفان مقاله حاضر بر آن شدند تا به ترجمه و نگارش مجموعه‏اي از مقالات مروري در اين زمينه بپردازند. مقاله حاضر اولين مقاله از اين سري مقالات است كه تنها به معرفي مختصر روش‏ها بسنده كرده است.

DNA sequence determination is a tremendous human achievement. DNA sequencing includes several methods and technologies in use for determining the order of the nucleotide bases (adenine, guanine, cytosine, and thymine) in a molecule of DNA. Knowledge of DNA sequences has become indispensable for basic biological research, other research branches utilizing DNA sequencing, and in numerous applied fields such as diagnostic, biotechnology, forensic biology and biological systematics. The advent of DNA sequencing has significantly accelerated biological research and discovery. Rapid sequencing, the result of modern DNA sequencing technology, is instrumental in the sequencing of the human genome for the Human Genome Project. Related projects, often by scientific collaboration across continents, have generated complete DNA sequences of humans as well as numerous animals, plants and microbial genomes. DNA sequencing methods currently under development include labeling DNA polymerase and reading the sequence as a DNA strand transits through nanopores. Additional methods include microscopy-based techniques such as atomic force microscopy or transmission electron microscopy that are used to identify the positions of individual nucleotides within long DNA fragments ( > 5000 bp) by nucleotide labeling with heavier elements (e.g., halogens) for visual detection and recording. Third generation technologies aim to increase throughput and decrease the time to result and cost by eliminating the need for excessive reagents and harnessing the processivity of DNA polymerase. Researchers in the field of genetics in Iran use this technology in their studies, but unfortunately our literature lack proper Persian language resources. The authors intend to write a series of review articles in this field. The present paper is an introduction to the summary of important techniques in DNA sequencing.