टीपारंपरिक अनुक्रमण की तुलना अक्सर एक स्मूदी बनाने से की जाती है: शोधकर्ता कोशिकाओं का एक गुच्छा मिलाते हैं, एक औसत अनुक्रम प्राप्त करते हैं, और उन सामग्रियों पर निष्कर्ष निकालते हैं जिनमें स्लश शामिल होता है। हाल ही में, वैज्ञानिकों ने एकल-कोशिका अनुक्रमण करने की क्षमता प्राप्त की है, जो कोशिकाओं और कोशिका वंशावली के विकास के बीच दुर्लभ विविधताओं को प्रकट कर सकता है। लेकिन मौजूदा तरीकों में जीनोम को छोटे वर्गों में पढ़ने की आवश्यकता होती है और इसलिए अक्सर जटिल दोहराए जाने वाले क्षेत्रों को पकड़ने में विफल रहते हैं, जो वैज्ञानिक तेजी से स्वास्थ्य और स्वास्थ्य से जोड़ रहे हैं। बीमारी. लंबे समय से पढ़ी जाने वाली प्रौद्योगिकियां इस नुकसान को दूर कर सकती हैं; हालाँकि, उनके तरीकों में एक कोशिका से निकाले जा सकने वाले डीएनए की तुलना में बहुत अधिक डीएनए की आवश्यकता होती है। सिंगल-सेल, लंबे समय से पढ़ी जाने वाली सीक्वेंसिंग निराशाजनक रूप से पहुंच से बाहर है।

यानी अब तक। डीएनए अनुक्रमण में नवीनतम प्रगति के साथ “दो बहुत नवीन दृष्टिकोण” – एक अत्याधुनिक डीएनए प्रवर्धन तकनीक के संयोजन से – वैज्ञानिकों की एक टीम ने एकल कोशिकाओं के लिए लंबे समय तक पढ़ी जाने वाली तकनीक को लागू किया है, कहते हैं अलेक्जेंडर होइस्चेन, नीदरलैंड में रेडबौड यूनिवर्सिटी मेडिकल सेंटर में जीनोमिक तकनीकों के एक शोधकर्ता जो अनुसंधान में शामिल नहीं थे। “दो या तीन साल पहले यह अकल्पनीय था,” होइस्चेन कहते हैं।

विशेषज्ञों का कहना है कि यह करतब सभी प्रकार की बीमारियों के अंतर्निहित उत्परिवर्तन पर अधिक विस्तृत रूप से देखने की अनुमति दे सकता है वैज्ञानिक।

देखना “इन्फोग्राफिक: द सीक्वेंसिंग एंड असेंबली ऑफ द ह्यूमन जीनोम”

यह सिर्फ दो या तीन साल पहले अकल्पनीय था।

-अलेक्जेंडर होइस्चेन, रेडबौड यूनिवर्सिटी मेडिकल सेंटर

पिछले दशक में, पढ़ता है-डीएनए अनुक्रमण का उत्पाद-लंबा हो रहा है। लंबे समय से पढ़े जाने वाले अनुक्रमण ने वैज्ञानिकों को जीनोम के परेशानी वाले “अंधेरे क्षेत्रों” को अनुक्रमित करने की अनुमति दी है, जो कम-पढ़ने वाली तकनीकों के लिए दुर्गम हैं, या तो गुआनाइन और साइटोसिन की प्रचुरता के कारण, या डुप्लिकेट किए गए क्षेत्रों को आसानी से एक गुणसूत्र में मैप नहीं किया जाता है।

हालाँकि, लंबे समय तक पढ़े जाने वाले अनुक्रमण के लिए एक टन डीएनए की आवश्यकता होती है। जेनेटिक सामग्री के कई माइक्रोग्राम की आवश्यकता होती है, लेकिन “एक एकल कोशिका में केवल छह पिकोग्राम होते हैं,” कहते हैं जोआना हार्डस्विट्जरलैंड में ईटीएच ज्यूरिख में एक सेलुलर जीवविज्ञानी। वह कहती हैं, “लंबे समय तक पढ़ी जाने वाली विधियों का उपयोग करने से पहले आप इसे अनुक्रमित करने से पहले पर्याप्त प्रवर्धन की आवश्यकता होती है।”

हार्ड कहते हैं, और वहीं चीजें मुश्किल हो जाती हैं, क्योंकि डीएनए को बढ़ाने के लिए उपयोग की जाने वाली प्राथमिक विधियां “प्रवर्धन पूर्वाग्रह” के लिए प्रवण होती हैं: कुछ अनुक्रमों की प्रवृत्ति दूसरों की कीमत पर बढ़ जाती है। अब, हार्ड और सहकर्मियों ने एक बेहतर डीएनए प्रवर्धन विधि का उपयोग करके अलग-अलग कोशिकाओं से लंबे समय तक पढ़ा है। हालांकि अभी तक सहकर्मी-समीक्षा नहीं की गई है, परिणाम अपलोड किए गए प्रीप्रिंट में रिपोर्ट किए गए थे Biorxiv 23 जनवरी को।

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प्रवर्धन पूर्वाग्रह को कम करने के लिए, टीम ने एक तकनीक का इस्तेमाल किया जिसे कहा जाता है छोटी बूंद आधारित एकाधिक विस्थापन प्रवर्धन. यह बूंदों में डीएनए के टुकड़ों को फंसाकर काम करता है जिसमें अभिकर्मकों की सीमित आपूर्ति होती है, जिससे कुछ क्षेत्रों के अति-प्रवर्धन को रोका जा सकता है। “एक और भी प्रवर्धन है, इसलिए आपको जीनोम का बेहतर प्रतिनिधित्व मिलता है,” एडम अमेउरस्वीडन में उप्साला विश्वविद्यालय में एक जैव सूचनाविद बताते हैं वैज्ञानिक.

शोधकर्ताओं ने व्यक्तिगत मानव टी-लिम्फोसाइट्स पर छोटी बूंद-आधारित प्रवर्धन का प्रदर्शन किया, फिर लंबे समय तक पढ़ने का उपयोग करके उत्पन्न किया PacBio HiFi तकनीक. शॉर्ट-रीड सीक्वेंसिंग की तुलना में, नई विधि ने चार गुना अधिक कब्जा कर लिया संरचनात्मक वेरिएंट-डीएनए की बड़ी पुनर्व्यवस्था-जिनमें जीनोम के दुर्गम “अंधेरे क्षेत्रों” में स्थित हैं।

शोधकर्ताओं ने एक ही व्यक्ति से प्राप्त दो अलग-अलग टी-कोशिकाओं से डीएनए अनुक्रमित करने के लिए नए दृष्टिकोण का उपयोग किया। उनके अनुक्रमण डेटा ने 28 दैहिक उत्परिवर्तनों का खुलासा किया जो माइटोकॉन्ड्रियल डीएनए में परिवर्तन सहित दो कोशिकाओं को अलग करता है। नई विधि वैज्ञानिकों को असंख्य रोगों में दैहिक उत्परिवर्तन के प्रभाव का अध्ययन करने की अनुमति दे सकती है।

उदाहरण के लिए, ट्यूमर अक्सर आनुवंशिक भिन्नता का एक मोज़ेक प्रदर्शित करते हैं क्योंकि विभिन्न कोशिकाएं स्वतंत्र रूप से म्यूटेशन प्राप्त करती हैं – जिसे सब-क्लोनल म्यूटेशन के रूप में जाना जाता है – जो ट्यूमर को अधिक आक्रामक बनाता है। बेहतर एकल-कोशिका डीएनए अनुक्रमण “उप-क्लोनल म्यूटेशन को छेड़ने में मदद कर सकता है जो अक्सर कैंसर में छिपा होता है,” कहते हैं क्रिस्टोफर मेसनन्यूयॉर्क में वेइल कॉर्नेल मेडिसिन में एक बायोफिजिसिस्ट जो अध्ययन में शामिल नहीं थे।

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स्वस्थ कोशिकाएं भी अपने पूरे जीवन में उत्परिवर्तन जमा करती हैं, हालांकि यह त्वचा और आंत की कोशिकाओं में कम खतरनाक है, जो हमारे मस्तिष्क में लंबे समय तक रहने वाली कोशिकाओं की तुलना में नियमित रूप से भर जाती हैं। लेकिन न्यूरॉन्स और अन्य मस्तिष्क कोशिकाओं में दैहिक उत्परिवर्तन मस्तिष्क के कार्य को प्रभावित कर सकते हैं और न्यूरोलॉजिकल स्थितियों में योगदान कर सकते हैं, जिनमें शामिल हैं स्किज़ोफ्रेनिया, टौरेटे और ऑटिज़्म.

कॉन्स्टेंटिना थियोफानोपोलोहंटर कॉलेज के एक शोधकर्ता, जिन्होंने अध्ययन में भाग नहीं लिया, का कहना है कि डीएनए अनुक्रमण में प्रगति से उनके शोध को पहले से ही लाभ हुआ है। कशेरुकी जीनोम के लंबे पठन ने उसे उजागर करने में मदद की है विकासवादी इतिहास रिसेप्टर्स और लिगेंड जो सामाजिक संचार को सक्षम करते हैं। वह कहती हैं, लेकिन एकल कोशिकाओं से प्राप्त लंबे समय तक पढ़ने वाले भाषण विकारों में अनुवांशिक रूपों की पहचान करने के लिए एक महत्वपूर्ण उपकरण हो सकता है।

हालाँकि, तकनीक सही नहीं है, शोधकर्ता मानते हैं। जबकि डीएनए को बढ़ाने के मौजूदा तरीकों से बेहतर, छोटी बूंद-आधारित प्रवर्धन त्रुटियों और काइमेरा उत्पन्न कर सकता है, जहां जीनोम के गैर-पड़ोसी हिस्से एक साथ फंस जाते हैं। यद्यपि वे वर्तमान कार्य में काइमेरा को पहचानने और निकालने में सक्षम थे, उनकी कठोर फ़िल्टरिंग विधि ने भी सही रीड को निकाल दिया। प्रवर्धन के दौरान त्रुटियों को कम करने के लिए टीम परिस्थितियों को अनुकूलित करने पर काम कर रही है।

अमेउर कहते हैं, “मैं इसे सैद्धांतिक अध्ययन के सबूत के रूप में देखता हूं, जहां हम दिखाते हैं कि बड़े नमूने में लंबे समय तक पढ़ने के साथ जो कुछ भी किया गया है, वह एकल कोशिका स्तर पर भी किया जा सकता है।” “अब, हम वास्तव में एकल कोशिकाओं का अधिक विस्तार से अध्ययन कर सकते हैं,” उन्होंने आगे कहा।

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