Diferença entre Microarray e Sequenciação de Próxima Geração

Diferença de chave - Microarray vs Next Generation Sequencing
 

Os processos de sequenciamento de DNA são amplamente utilizados nos campos da biotecnologia, virologia, diagnóstico médico e ciências forenses. É um processo que determina a ordem exata dos nucleotídeos, adenina, guanina, timina e citosina presentes dentro de uma molécula de DNA. Os procedimentos de sequenciamento de DNA se tornaram um acelerador para descobertas milagrosas em pesquisas médicas e biológicas. Esses métodos de sequenciamento evoluíram até o sequenciamento de um genoma completo de organismos individuais, incluindo seres humanos e outras espécies vivas. Microarrays e Next Generation Sequencing são procedimentos modernos de sequenciamento de DNA. A técnica de microarray é especificamente baseada em hibridação que contém um conjunto de alvos conhecidos. O sequenciamento de próxima geração é baseado em síntese (que utiliza DNA polimerase para incorporar nucleotídeos) e tem a capacidade de sequenciar todo o genoma independente dos alvos previamente selecionados. Essa é a principal diferença entre Microarray e Next Generation Sequencing.

CONTEÚDO

1. Visão geral e principais diferenças
2. O que é Microarray 
3. O que é o seqüenciamento de próxima geração
4. Semelhanças entre Microarray e Sequenciação de Próxima Geração
5. Comparação Lado a Lado - Microarray vs Nova Geração de Sequências em Forma Tabular
6. Resumo

O que é Microarray?

O microarray de DNA é utilizado como uma ferramenta de laboratório para identificar milhares de expressões genéticas diferentes ao mesmo tempo. É uma superfície sólida, isto é, lâmina de microscópio, que contém uma coleção de manchas microscópicas de DNA impressas nela. Cada mancha impressa contém uma sequência de genes conhecida ou um gene. Estas sondas conhecidas impressas na lâmina servem como sondas para detectar a expressão do gene. Isso é conhecido como transcriptoma. A hibridação entre duas cadeias de DNA é o princípio primário em que os microarrays se baseiam. É o emparelhamento de bases complementares de sequências de ácidos nucleicos com a formação de ligações de hidrogênio.

Figura 01: Microarray

Inicialmente, as moléculas de mRNA são coletadas da amostra experimental e a amostra de referência obtida de um indivíduo saudável. Amostras experimentais são obtidas de indivíduos doentes; por exemplo, um indivíduo que sofre de câncer. Uma vez obtidas, ambas as amostras de mRNA são convertidas em cDNA (DNA complementar). Em seguida, cada amostra é rotulada usando uma sonda fluorescente. As sondas fluorescentes são de cores diferentes para distinguir o cDNA da amostra do cDNA de referência. Para iniciar a ligação das moléculas de cDNA à lâmina de microarray, as duas amostras são misturadas. A hibridação é o processo pelo qual as moléculas de cDNA são conectadas às sondas de DNA na lâmina de microarray. Concluída a hibridação, ocorrem uma série de reações para identificar e medir a expressão de cada gene com a aparência de cores diferentes, de acordo com a quantidade de gene expressa. Os resultados do microarray são utilizados na criação de um perfil de expressão gênica que pode ser usado para identificar diferentes condições da doença.

O que é o sequenciamento de próxima geração?

O Next Generation Sequencing (NGS) é um método avançado de sequenciamento genético. Seu princípio é semelhante ao do seqüenciamento de Sanger, que depende da eletroforese capilar. No NGS, a fita genômica é fragmentada e ligada a uma fita modelo. As bases de cada fita são identificadas pelos sinais emitidos durante seu processo de ligação. No método de seqüenciamento Sanger, três etapas separadas, sequenciamento, separação e detecção estão envolvidas. Devido a essas etapas separadas, a automação da preparação da amostra é limitada no rendimento. No NGS, a técnica é desenvolvida usando o sequenciamento baseado em matriz com a combinação das etapas do procedimento de sequenciamento de Sanger, que pode fazer com que milhões de séries de reações sejam realizadas paralelamente ao mesmo tempo; isso resulta em alta velocidade e rendimento a baixo custo.

Figura 02: Desenvolvimentos no NGS

NGS é composto de três etapas; preparação da biblioteca (criação de bibliotecas com o uso de fragmentação aleatória do DNA), amplificação (amplificação da biblioteca usando amplificação clonal e PCR) e seqüenciamento. Os processos de sequenciamento do genoma que são realizados por durações extremamente longas usando o procedimento de sequenciamento Sanger podem ser concluídos em questão de poucas horas usando o NGS.

Qual é a semelhança entre o microarray e o seqüenciamento de próxima geração?

• O Microarray e o Next Generation Sequencing são desenvolvidos usando o sequenciamento baseado em array.

Qual é a diferença entre Microarray e Next Generation Sequencing?

Microarray vs Next Generation Sequencing
Microarray é uma coleção de manchas microscópicas de DNA ligadas a uma superfície sólida, usada para medir simultaneamente os níveis de expressão de um grande número de genes.	NGS (sequenciamento de próxima geração) é uma tecnologia de sequenciamento de DNA de alta produtividade e não baseada em Sanger que facilita milhões ou bilhões de filamentos de DNA a serem sequenciados em paralelo.
Interações com antígeno
O microarray é baseado em hibridação composta por um conjunto de destinos conhecidos.	O NGS é baseado em síntese que utiliza DNA polimerase para incorporar nucleotídeos e é independente dos alvos previamente selecionados.

Resumo - Microarray vs Nova Geração de Sequenciamento

No contexto da pesquisa, o seqüenciamento de DNA tornou-se um importante acelerador. É amplamente utilizado em biotecnologia, diagnóstico médico e estudos forenses. Ele evoluiu e se transformou em procedimentos de sequenciamento mais eficientes e rápidos. Microarrays e NGS são duas técnicas avançadas de seqüenciamento de DNA presentes. Ambos são desenvolvidos usando o sequenciamento baseado em matriz. A técnica de microarray depende da hibridação, enquanto o NGS é baseado na síntese, que utiliza a DNA polimerase para incorporar nucleotídeos. Essa é a principal diferença entre Microarray e Next Generation Sequencing.

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Referências:

1.Behjati, Sam e Patrick S Tarpey. "O que é o sequenciamento da próxima geração?" Arquivos de Doenças na Infância. Edição de Educação e Prática, BMJ Publishing Group, dezembro de 2013, disponível aqui. Acessado em 23 de agosto de 2017
2.Bumgarner, Roger. “Visão geral dos microarrays de DNA.” Protocolos Atuais em Biologia Molecular, John Wiley and Sons Inc., 9 de fevereiro de 2016, disponível aqui. Acessado em 23 de agosto de 2017.
3. "DNA Microarray Technology". Instituto Nacional de Pesquisa do Genoma Humano (NHGRI), disponível aqui. Acessado em 23 de agosto de 2017.

Cortesia da imagem:

1. “DNA microarray” Por Guillaume Paumier (usuário: guillom) - Trabalho próprio (CC BY-SA 3.0) via Commons Wikimedia
2. “Desenvolvimentos no sequenciamento de próxima geração” Por Nederbragt, Lex (2012) - (CC BY 3.0) via Commons Wikimedia