Wat is DNA-sequencing?

DNA-sequentiebepaling is een verzameling van wetenschappelijke methoden voor het bepalen van de volgorde van de nucleotidebasen in een DNA-molecuul. Alle levende organismen hebben DNA (deoxyribonucleïnezuur) in elk van hun cellen. Elke cel in een organisme bevat de genetische code voor het hele organisme. Het proces van DNA-sequentiëring transformeert het DNA van een bepaald organisme in een formaat dat door onderzoekers kan worden gebruikt voor de basisstudie van biologische processen, medisch onderzoek en forensisch onderzoek.

Er zijn verschillende methoden die kunnen worden gebruikt bij DNA-sequencing. De eerste methoden werden in de jaren zeventig ontwikkeld en zijn zeer bewerkelijk en tijdrovend. De meest populaire en meest gebruikte sequentiereactie die vandaag wordt gebruikt, is dideoxynucleotide-sequentiereactie, wat met de hand of door machines kan worden gedaan, afhankelijk van de hoeveelheid te sequencen materiaal.

De hoeveelheid genetisch materiaal in een organisme varieert aanzienlijk en wordt gemeten door het aantal nucleotidebasen dat het bevat. Een virus of bacterie kan bijvoorbeeld maar vijfduizend basen hebben, terwijl het menselijke genoom ongeveer drie miljard basen bevat. De dideoxynucleotide-sequentiemethode voor DNA-sequencing kan vele genomen in dagen sequencen en grote genomen in jaren in plaats van decennia.

Er zijn vier fasen in DNA-sequencing. Eerst moet het DNA uit de cel worden verwijderd. Vervolgens ondergaat het een sequentiereactie. Vervolgens wordt het DNA op grootte gescheiden en uiteindelijk geanalyseerd door een computer die de resultaten in een bruikbaar formaat plaatst.

De eerste stap in DNA-sequencing is om het DNA uit de cel te halen. Dit kan mechanisch of chemisch worden gedaan. DNA bestaat uit twee strengen, maar er kan slechts één streng tegelijk worden gesequenced.

Zodra het DNA is opgebroken, wordt het op vectoren geplaatst, cellen die voor onbepaalde tijd zichzelf repliceren, samen met een primer, een chemische stof die het proces op gang brengt. Dit creëert klonen van het DNA van het organisme waarvan de sequentie wordt bepaald. De sequentiebepalingsreactie gebruikt de primer om het chemische proces van reproductie van de tweede DNA-streng te starten. De sequentiebepaling wordt uitgevoerd in een thermische cycler zodat de reactie vele malen wordt herhaald. Herhaling van de reactie resulteert in een grotere opbrengst aan gesequenced DNA.

Na sequentiebepaling wordt het DNA gesorteerd op grootte door capillaire elektroforese. Het DNA wordt door een elektrische stroom door een gel in het capillair getrokken, wat een zeer dunne glazen buis is. De DNA-strengen verschijnen gesorteerd op lengte. Terwijl ze uit het capillair tevoorschijn komen, passeren ze een laser die kleurstoffen activeert die de nucleotidebasen identificeren. Deze informatie wordt ingevoerd in een computer, die vervolgens de DNA-reeks op het scherm weergeeft.