Shotgun Sequencing คืออะไร

Shotgun sequencing เป็นวิธีการหาลำดับดีเอ็นเอโดยที่ DNA ที่มีความยาวเหยียดจะถูกแตกออกเป็นชิ้นเล็ก ๆ (ประมาณ 2,000 คู่เบส) ซึ่งถูกโคลนเรียงลำดับและรวมกันโดยใช้การวิเคราะห์ด้วยคอมพิวเตอร์ ได้รับการพัฒนาและสร้างชื่อเสียงโดย Craig Venter ของ Celera Corporation Venter ได้พัฒนาเทคนิคในปี 1996 ขณะที่ทำงานที่สถาบันวิจัยจีโนม

เวนเตอร์ได้ก่อตั้ง Celera ในปี 1998 โดยมีภารกิจในการจัดลำดับจีโนมมนุษย์ภายในสามปี เป้าหมายนี้เป็นการแข่งขันโดยตรงกับโครงการจีโนมมนุษย์ที่ดำเนินการอยู่แล้วซึ่งเป็นสมาคมของมหาวิทยาลัยที่ทำงานร่วมกันเพื่อจัดลำดับจีโนมมนุษย์โดยใช้กลยุทธ์เก่าที่เรียกว่าการเรียงลำดับตามแผนที่หรือ BAC-to-BAC วิธีนี้เกี่ยวข้องกับการทำลายจีโนมเป็น 150,000 ชิ้นส่วนคู่ฐานที่เรียกว่า BACs ประกอบ BAC ตามลำดับจากนั้นจึงเรียงลำดับ BAC แต่ละรายละเอียด

การหาลำดับจีโนมปืนลูกซองทั้งหมดข้ามการสร้างและการทำแผนที่ของ BACs และเริ่มต้นด้วยการจัดลำดับดีเอ็นเอ กระบวนการเริ่มต้นด้วยการรับตัวอย่างดีเอ็นเอน้ำหนักโมเลกุลสูงจากสิ่งมีชีวิตที่น่าสนใจและทำให้มันแตกเป็นชิ้นเล็ก ๆ โดยการส่งผ่านเข็มฉีดยามาตรวัดที่แคบหรือ sonicating ซึ่งเป็นวิธีการทำลายตัวอย่างโดยใช้คลื่นเสียง การตัดเป็นกระบวนการสุ่มดังนั้นลำดับของชิ้นส่วนจะมีการทับซ้อนกันระหว่างกัน การตัดไม่ได้สร้างเศษพื้นฐานคู่ 2,000 ชิ้นที่จำเป็นสำหรับการเรียงลำดับ แต่ต้องแยกส่วนของขนาดที่ต้องการให้บริสุทธิ์จากส่วนผสม

ขั้นตอนต่อไปคือการเข้าร่วมชิ้นส่วน DNA กับ DNA ผู้ให้บริการที่เรียกว่าเวกเตอร์ กระบวนการนี้เรียกว่าการโคลนนิ่งและสร้างไลบรารี่ลำดับซึ่งจะสร้างลำดับจีโนมทั้งหมด มีการกำหนดลำดับของแต่ละโคลนในไลบรารีและใช้การวิเคราะห์คอมพิวเตอร์เพื่อค้นหาการซ้อนทับหรือลำดับต่อเนื่องในแต่ละส่วน การรวมส่วนที่ทับซ้อนกันจะสร้าง“ contig” ซึ่งเป็นการยืดลำดับดีเอ็นเออย่างต่อเนื่องเป็นเวลานาน

การโคลนนิ่งของปืนลูกซองมักจะส่งผลให้เกิดช่องว่างระหว่าง contig เนื่องจากบางลำดับจะหายไปจากไลบรารีโดยบังเอิญ สามารถเติมช่องว่างโดยสร้างไลบรารีใหม่หรือใช้ลำดับที่รู้จักเพื่อขยายออกจาก contig เนื่องจาก shotgun sequencing sequences DNA fragments โดยการสุ่มแฟรกเมนต์จำนวนมากถูกจัดลำดับมากกว่าหนึ่งครั้งสร้างความมั่นใจมากขึ้นว่าลำดับนั้นถูกต้องมากกว่าหากแต่ละส่วนได้รับการจัดลำดับเพียงครั้งเดียวหรือสองครั้ง

จีโนมมนุษย์ถูกจัดลำดับทั้งโดยโครงการจีโนมมนุษย์โดยใช้การจัดลำดับตามแผนที่และโดย Celera ใช้การจัดลำดับปืนลูกซอง ตอนนี้ Shotgun sequencing เป็นวิธีที่นิยมใช้ในการหาลำดับจีโนมชนิดอื่น จีโนมเต็มรูปแบบของสิ่งมีชีวิตมากมายเช่นพืช Arabidopsis thaliana , ข้าว, วัว, สุนัข, ไก่, ลิงชิมแปนซี, หนู, เมาส์, ปลาปักเป้าและจุลินทรีย์จำนวนมากได้รับการจัดลำดับด้วยวิธีนี้