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Next-generation Sequencing03:00

Next-generation Sequencing

The first human genome sequencing project cost $2.7 billion and was declared complete in 2003, after 15 years of international cooperation and collaboration between several research teams and funding agencies. Today, with the advent of next-generation sequencing technologies, the cost and time of sequencing a human genome have dropped over 100 fold.
Next-Generation Sequencing Methods
Although all next-generation methods use different technologies, they all share a set of standard features.
Sanger Sequencing01:57

Sanger Sequencing

DNA sequencing is a fundamental technique that is routinely used in the biological sciences. This method can be applied to a range of questions at different scales - from the sequencing of a cloned DNA fragment or the study of a mutation in a gene up to whole-genome sequencing. However, despite the widespread use of sequencing today, it was not until 1977 that Fredrick Sanger and his collaborators developed the chain-termination method to decode DNA sequences. It relies on the separation of a...
RNA-seq03:21

RNA-seq

RNA sequencing, or RNA-Seq, is a high-throughput sequencing technology used to study the transcriptome of a cell. Transcriptomics helps to interpret the functional elements of a genome and identify the molecular constituents of an organism. Additionally, it also helps in understanding the development of an organism and the occurrence of diseases. 
Before the discovery of RNA-seq, microarray-based methods and Sanger sequencing were used for transcriptome analysis. However, while microarray-based...
Maxam-Gilbert Sequencing01:05

Maxam-Gilbert Sequencing

In the same year as the discovery of the Sanger sequencing method, another group of scientists, Allan Maxam and Walter Gilbert, demonstrated their chemical-cleavage method for DNA sequencing. The Maxam-Gilbert method relies on using different chemicals that can cleave the DNA sequence at specific sites, the separation of resulting DNA fragments of variable size using electrophoresis, and deciphering the DNA sequence from the resulting gel bands.
Challenges of the Maxam-Gilbert Method
The...
Genomics02:02

Genomics

Genomics is the science of genomes: it is the study of all the genetic material of an organism. In humans, the genome consists of information carried in 23 pairs of chromosomes in the nucleus, as well as mitochondrial DNA. In genomics, both coding and non-coding DNA is sequenced and analyzed. Genomics allows a better understanding of all living things, their evolution, and their diversity. It has a myriad of uses: for example, to build phylogenetic trees, to improve productivity and...

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Un dispositivo semiconductor integrado que permite la secuenciación no óptica del genoma.

Jonathan M Rothberg1, Wolfgang Hinz, Todd M Rearick

  • 1Ion Torrent by Life Technologies, Suite 100, 246 Goose Lane, Guilford, Connecticut 06437, USA. Jonathan.Rothberg@Lifetech.com

Nature
|July 22, 2011
PubMed
Resumen
Este resumen es generado por máquina.

Este estudio introduce una nueva tecnología de secuenciación de ADN no óptica que utiliza la fabricación de semiconductores para una secuenciación de genoma escalable y de bajo costo. El chip iónico detecta directamente los subproductos de la síntesis del ADN, lo que permite un análisis genético más rápido y asequible.

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Área de la Ciencia:

  • Biotecnología La biotecnología es la biotecnología.
  • La genómica es la genómica.
  • La tecnología de semiconductores.

Sus antecedentes:

  • La secuenciación del ADN es crucial para las ciencias de la vida, la biotecnología y la medicina.
  • Las tecnologías existentes se enfrentan a desafíos en escalabilidad y costo.
  • Existe una necesidad continua de soluciones de secuenciación más eficientes y asequibles.

Objetivo del estudio:

  • Para describir una nueva tecnología de secuenciación de ADN no óptica.
  • Aprovechar la fabricación de semiconductores para la secuenciación del genoma escalable y de bajo costo.
  • Para demostrar el rendimiento y la escalabilidad de la tecnología de chips iónicos desarrollada.

Principales métodos:

  • Utilizó procesos de semiconductores de óxido metálico (CMOS) complementarios para la fabricación de circuitos integrados.
  • Desarrolló un chip iónico con 1,2 millones de sensores basados en transistores de efecto de campo sensibles a iones.
  • Empleó la síntesis de ADN polimerasa dirigida por plantilla con nucleótidos naturales para la detección directa de iones.
  • Realizó secuenciación no óptica de ADN de genomas bacterianos y humanos.

Principales resultados:

  • Secuenciaron con éxito tres genomas bacterianos utilizando la tecnología de chips iónicos.
  • Demostró la robustez y escalabilidad mediante la producción de chips iónicos con mayor densidad de sensor (hasta 10x).
  • Secuenciado un genoma humano completo, mostrando la capacidad del sistema para aplicaciones a gran escala.
  • Logró una detección directa, no óptica, de los iones producidos durante la síntesis del ADN.

Conclusiones:

  • La tecnología de secuenciación de ADN basada en semiconductores desarrollada ofrece una solución escalable y de bajo costo.
  • La fabricación CMOS permite la producción a gran escala y matrices de sensores de alta densidad para la secuenciación del genoma.
  • Este enfoque no óptico tiene un potencial significativo para avanzar en la investigación genómica, la biotecnología y la medicina.