-
ניתוח אגודות לכל הגנום
מטרת המחקרים על אגודות רחבות הגנום (GWAS) היא לזהות וריאנטים גנטיים (גנוטיפים) הקשורים לתכונות ספציפיות (פנוטיפים). על ידי בדיקה מדוקדקת של סמנים גנטיים על פני הגנום כולו במספר רב של פרטים, GWAS מבצעת אקסטרפולציה של אסוציאציות גנוטיפ-פנוטיפ באמצעות ניתוחים סטטיסטיים ברמת האוכלוסייה. מתודולוגיה זו מוצאת יישומים נרחבים בחקר מחלות אנושיות ובחקירת גנים תפקודיים הקשורים לתכונות מורכבות בבעלי חיים או בצמחים.
ב-BMKGENE, אנו מציעים שני אפיקים לעריכת GWAS על אוכלוסיות גדולות: שימוש ברצף גנום שלם (WGS) או בחירה בשיטת רצף גנום ייצוג מופחת, ה-Specific-Locus Amplified Fragment (SLAF) שפותחה בבית. בעוד ש-WGS מתאים לגנומים קטנים יותר, SLAF מופיע כחלופה חסכונית לחקר אוכלוסיות גדולות יותר עם גנומים ארוכים יותר, תוך מזעור עלויות רצף, תוך הבטחת יעילות גבוהה של גילוי סמנים גנטיים.
-
רצף RNA יחיד גרעיני
הפיתוח של לכידת תא בודד וטכניקות בניית ספרייה מותאמות אישית, יחד עם רצף תפוקה גבוהה, חוללו מהפכה במחקרי ביטוי גנים ברמת התא. פריצת דרך זו מאפשרת ניתוח עמוק ומקיף יותר של אוכלוסיות תאים מורכבות, התגברות על המגבלות הקשורות בממוצע של ביטוי גנים על כל התאים ושמירה על ההטרוגניות האמיתית בתוך אוכלוסיות אלו. בעוד שלרצף RNA חד-תא (scRNA-seq) יש יתרונות שאין להכחישה, הוא נתקל באתגרים ברקמות מסוימות שבהן יצירת השעיה חד-תא מתגלה כקשה ודורשת דגימות טריות. ב-BMKGene, אנו מטפלים במכשול זה על ידי הצעת רצף RNA חד-גרעיני (snRNA-seq) באמצעות טכנולוגיית 10X Genomics Chromium החדישה ביותר. גישה זו מרחיבה את הספקטרום של דגימות הניתנות לניתוח טרנסקריפטום ברמת תא בודד.
הבידוד של הגרעינים מתבצע באמצעות שבב 10X Genomics Chromium החדשני, הכולל מערכת מיקרו-נוזלים בת שמונה ערוצים עם מעברים כפולים. בתוך מערכת זו, חרוזי ג'ל המשלבים ברקודים, פריימרים, אנזימים וגרעין בודד מוקפים בטיפות שמן בגודל ננוליטר, ויוצרים חרוז ג'ל בתחליב (GEM). לאחר היווצרות GEM, תמוגה תאים ושחרור ברקוד מתרחשים בתוך כל GEM. לאחר מכן, מולקולות mRNA עוברות שעתוק הפוך ל-cDNA, תוך שילוב 10X ברקודים ומזהים מולקולריים ייחודיים (UMI). cDNAs אלה נתונים לאחר מכן לבניית ספריית רצף סטנדרטית, מה שמאפשר חקירה חזקה ומקיפה של פרופילי ביטוי גנים ברמת תא בודד.
פלטפורמה: 10× Genomics Chromium ו-Illumina NovaSeq Platform
-
רצף גנום שלם של צמח/חיה
ריצוף גנום שלם (WGS), הידוע גם בשם ריצוף מחדש, מתייחס לרצף הגנום השלם של פרטים שונים ממינים עם גנום ייחוס ידוע. על בסיס זה, ניתן לזהות עוד יותר את ההבדלים הגנומיים של פרטים או אוכלוסיות. WGS מאפשר זיהוי של פולימורפיזם נוקלאוטיד בודד (SNP), מחיקת החדרה (InDel), וריאציה של מבנה (SV) ו-Copy Number Variation (CNV). SVs מהווים חלק גדול יותר מבסיס הווריאציה מאשר SNPs ויש להם השפעה גדולה יותר על הגנום, ומשפיעים באופן מהותי על אורגניזמים חיים. בעוד שרצף קריאה קצר יעיל בזיהוי SNPs ו-InDels, ריצוף קריאה ממושכת מאפשר זיהוי מדויק יותר של שברים גדולים ווריאציות מסובכות.
-
10x Genomics Visium Transcriptome מרחבי
Transcriptomics מרחבי היא טכנולוגיה חדשנית המאפשרת לחוקרים לחקור דפוסי ביטוי גנים בתוך רקמות תוך שמירה על ההקשר המרחבי שלהן. פלטפורמה חזקה אחת בתחום זה היא 10x Genomics Visium יחד עם רצף Illumina. העיקרון של 10X Visium טמון על שבב מיוחד עם אזור לכידה ייעודי שבו ממוקמים קטעי רקמה. אזור לכידה זה מכיל כתמים עם ברקוד, כל אחד מהם מתאים למיקום מרחבי ייחודי בתוך הרקמה. לאחר מכן, מולקולות ה-RNA שנלכדו מהרקמה מסומנות במזהים מולקולריים ייחודיים (UMI) במהלך תהליך השעתוק ההפוך. נקודות ברקוד ו-UMI אלו מאפשרים מיפוי מרחבי וכימות מדויק של ביטוי גנים ברזולוציה של תא בודד. השילוב של דגימות ברקוד מרחביות ו-UMIs מבטיח את הדיוק והספציפיות של הנתונים שנוצרו. באמצעות טכנולוגיית Transcriptomics מרחבית זו, החוקרים יכולים להשיג הבנה מעמיקה יותר של הארגון המרחבי של תאים ושל האינטראקציות המולקולריות המורכבות המתרחשות בתוך רקמות, ולהציע תובנות חשובות לאין ערוך לגבי המנגנונים העומדים בבסיס תהליכים ביולוגיים בתחומים רבים, כולל אונקולוגיה, מדעי המוח, ביולוגיה התפתחותית, אימונולוגיה , ומחקרים בוטניים.
פלטפורמה: 10X Genomics Visium ו- Illumina NovaSeq
-
רצף mRNA באורך מלא-Nanopore
בעוד שרצף mRNA מבוסס NGS הוא כלי רב-תכליתי לכימות ביטוי גנים, ההסתמכות שלו על קריאה קצרה מגבילה את יעילותו בניתוחים תעתיקים מורכבים. מצד שני, ריצוף nanopore משתמש בטכנולוגיה של קריאה ארוכה, המאפשרת רצף של תעתיקי mRNA באורך מלא. גישה זו מאפשרת חקירה מקיפה של שחבור חלופי, איחוי גנים, פולי-אדנילציה וכימות של איזופורמים של mRNA.
רצף Nanopore, שיטה הנשענת על אותות חשמליים של מולקולה בודדת ננופורית בזמן אמת, מספקת תוצאות בזמן אמת. בהנחיית חלבונים מוטוריים, DNA דו-גדילי נקשר לחלבונים ננו-פוריים המוטבעים בביופילם, מתפרק כשהוא עובר דרך ערוץ הננו-פורי תחת הפרש מתחים. האותות החשמליים הייחודיים שנוצרים על ידי בסיסים שונים על גדיל ה-DNA מתגלים ומסווגים בזמן אמת, ומאפשרים רצף נוקלאוטידים מדויק ורציף. גישה חדשנית זו מתגברת על מגבלות של קריאה קצרה ומספקת פלטפורמה דינמית לניתוח גנומי מורכב, כולל מחקרים טרנסקריפטומיים מורכבים, עם תוצאות מיידיות.
פלטפורמה: Nanopore PromethION 48
-
רצף mRNA באורך מלא -PacBio
בעוד שרצף mRNA מבוסס NGS הוא כלי רב-תכליתי לכימות ביטוי גנים, ההסתמכות שלו על קריאה קצרה מגבילה את השימוש בו בניתוחים תעתיקים מורכבים. מצד שני, רצף PacBio (Iso-Seq) משתמש בטכנולוגיה לקריאה ארוכה, המאפשרת רצף של תעתיקי mRNA באורך מלא. גישה זו מאפשרת חקירה מקיפה של שחבור חלופי, איחוי גנים ופולי-אדנילציה. עם זאת, ישנן אפשרויות אחרות לכימות ביטוי גנים בשל כמות הנתונים הגבוהה הנדרשת. טכנולוגיית רצף PacBio מסתמכת על רצף של מולקולה בודדת בזמן אמת (SMRT), המספקת יתרון מובהק בלכידת תמלול mRNA באורך מלא. גישה חדשנית זו כוללת שימוש במובילי גלים במצב אפס (ZMWs) ובארות מיקרו-מפוברות המאפשרות תצפית בזמן אמת על פעילות ה-DNA פולימראז במהלך רצף. בתוך ה-ZMWs הללו, פולימראז ה-DNA של PacBio מסנתז גדיל משלים של DNA, ויוצר קריאות ארוכות שמתפרשות על כל תעתיקי ה-mRNA. פעולת PacBio במצב Circular Consensus Sequencing (CCS) משפרת את הדיוק על ידי רצף חוזר של אותה מולקולה. לקריאות ה-HiFi שנוצרות יש דיוק השווה ל-NGS, מה שתורם עוד יותר לניתוח מקיף ואמין של תכונות תעתיק מורכבות.
פלטפורמה: PacBio Sequel II; PacBio Revio
-
איקריוטי mRNA Sequencing-NGS
רצף mRNA, טכנולוגיה רב-תכליתית, מעצימה את הפרופיל המקיף של כל תעתיקי ה-mRNA בתוך תאים בתנאים ספציפיים. עם היישומים רחבי הטווח שלו, כלי חדשני זה חושף פרופילי ביטוי גנים מורכבים, מבני גנים ומנגנונים מולקולריים הקשורים לתהליכים ביולוגיים מגוונים. אימוץ נרחב במחקר בסיסי, אבחון קליני ופיתוח תרופות, רצף mRNA מציע תובנות על המורכבות של דינמיקה תאית וויסות גנטי, ומעורר סקרנות לגבי הפוטנציאל שלו בתחומים שונים.
פלטפורמה: Illumina NovaSeq X; DNBSEQ-T7
-
רצף mRNA-NGS שאינו מבוסס התייחסות
רצף mRNA מעצים את הפרופיל המקיף של כל תעתיקי ה-mRNA בתוך תאים בתנאים ספציפיים. טכנולוגיה חדשנית זו משמשת ככלי רב עוצמה, חושפת פרופילי ביטוי גנים מורכבים, מבני גנים ומנגנונים מולקולריים הקשורים לתהליכים ביולוגיים מגוונים. אימוץ נרחב במחקר בסיסי, אבחון קליני ופיתוח תרופות, רצף mRNA מציע תובנות על המורכבויות של דינמיקה תאית וויסות גנטי.
פלטפורמה: Illumina NovaSeq X; DNBSEQ-T7
-
Long Non-coding Sequencing-Illumina
RNAs ארוכים שאינם מקודדים (lncRNAs) הם ארוכים מ-200 נוקלאוטידים בעלי פוטנציאל קידוד מינימלי והם מרכיבים מרכזיים בתוך RNA שאינו מקודד. נמצא בגרעין ובציטופלזמה, RNAs אלה ממלאים תפקידים מכריעים בוויסות אפיגנטי, תעתיק ופוסט-תעתוק, מה שמדגיש את משמעותם בעיצוב תהליכים תאיים ומולקולריים. רצף LncRNA הוא כלי רב עוצמה בהתמיינות תאים, אונטוגנזה ומחלות אנושיות.
פלטפורמה: Illumina NovaSeq
-
Small RNA Sequencing-Illumina
מולקולות RNA קטנות (sRNA), כוללות microRNAs (miRNAs), RNAs מפריעים קטנים (siRNAs) ו-RNAs בעלי אינטראקציה עם פיווי (piRNAs). בין אלה, miRNAs, באורך של כ-18-25 נוקלאוטידים, ראויים לציון במיוחד בשל תפקידיהם הרגולטוריים המרכזיים בתהליכים תאיים שונים. עם דפוסי ביטוי ספציפיים לרקמות ולשלבים ספציפיים, miRNAs מציגים שימור גבוה על פני מינים שונים.
פלטפורמה: Illumina NovaSeq
-
CircRNA Sequencing-Illumina
רצף RNA מעגלי (circRNA-seq) נועד ליצור פרופיל ולנתח RNAs מעגלי, סוג של מולקולות RNA היוצרות לולאות סגורות עקב אירועי שחבור לא קנוניים, המספקים ל-RNA זה יציבות מוגברת. בעוד שחלק מה- circRNAs הוכחו לפעול כספוגים של מיקרו-RNA, קובעים מיקרו-RNA ומונעים מהם לווסת את ה-mRNA של היעד שלהם, circRNAs אחרים עשויים לקיים אינטראקציה עם חלבונים, לווסת את ביטוי הגנים או למלא תפקידים בתהליכים תאיים. ניתוח ביטוי circRNA מספק תובנות לגבי התפקידים הרגולטוריים של מולקולות אלו ומשמעותן בתהליכים תאיים שונים, בשלבי התפתחות ומצבי מחלה, תורם להבנה עמוקה יותר של המורכבות של ויסות RNA בהקשר של ביטוי גנים.
-
רצף שלם של תעתיק - Illumina
ריצוף תעתיק שלם מציע גישה מקיפה ליצירת פרופיל מולקולות RNA מגוונות, הכוללת קידוד (mRNA) ו-RNA שאינם מקודדים (lncRNA, circRNA ו-miRNA). טכניקה זו לוכדת את כל התעתיק של תאים ספציפיים ברגע נתון, ומאפשרת הבנה הוליסטית של תהליכים תאיים. המכונה גם "רצף RNA כולל", מטרתה לחשוף רשתות רגולטוריות מורכבות ברמת התעתיק, מה שמאפשר ניתוח מעמיק כגון RNA אנדוגני מתחרה (ceRNA) וניתוח RNA משותף. זה מסמן את הצעד הראשוני לקראת אפיון פונקציונלי, במיוחד בפירוק הרשתות הרגולטוריות המערבות אינטראקציות ceRNA מבוססות circRNA-miRNA-mRNA.
-
רצף חיסוני כרומטין (ChIP-seq)
Chromatin Immunoprecipitation (CHIP) היא טכניקה הממנפת נוגדנים כדי להעשיר באופן סלקטיבי חלבונים קושרי DNA ואת המטרות הגנומיות התואמות להם. האינטגרציה שלו עם NGS מאפשרת פרופיל הגנום של יעדי DNA הקשורים לשינוי היסטון, גורמי שעתוק וחלבונים אחרים הקשורים ל-DNA. גישה דינמית זו מאפשרת השוואות של אתרי קישור בין סוגי תאים, רקמות או תנאים מגוונים. היישומים של ChIP-Seq משתרעים מלימוד ויסות תעתיק ומסלולי התפתחות ועד להבהרת מנגנוני מחלה, מה שהופך אותו לכלי הכרחי להבנת נופי ויסות גנומי ולקידום תובנות טיפוליות.
פלטפורמה: Illumina NovaSeq