التقنيات الناشئة في التسلسل الطويل المدى التحليل المختلط للجينوم

التكامل مع تحليل الأوبئة

ومن أكثر التقنيات الناشئة إثارة الاستجواب المتزامن لتسلسل الجينوم والوبائي من مجموعة بيانات واحدة طويلة المدى، وقد نضج الكشف المباشر للنانويبور عن تعديلات الحمض النووي إلى نقطة يمكن فيها للتقدير الكمي للميثيل على مستوى الجسم في حل قاعدة واحدة، ويمكن أن يقترن تسلسل هيفي، مع عدم الكشف مباشرة عن التعديلات في الإشارة الخام، بنُهج التبريد الطويل النطاق أو بالتغيير الجيني.

Direct RNA Sequencing and Transcriptomics

كما يقدم أوكسفورد نانبور تسلسلا مباشرا للناطقين بالناطقين بالناطقين بالناطقين بالناطقين بالناطقين بالناطقين بالناطقين بالناطقين بالناطقين بالناموسيات، وهو ما يرتب تسلسلا متسلسلا من الجزيئات المحلية دون تدوين أو تضخيم عكسي، وهذه التقنية تحافظ على التعديلات التي أدخلت على نظام الحسابات القومية (الجديد) وعلى معلومات مصممة.

تطبيقات تحليل المجين المعقد

مجموعة الجينوم الكاملة ومشاريع T2T

كما أن إنجاز اتحاد تيليمور - تيلوميري (T2T) لأول تسلسل مكتمل حقا للمجين البشري في عام 2022 هو دليل بارز على قوة التسلسل الطويل الأجل، حيث أن عدد الأنواع غير المستقرة التي تم حلها حالياً هو 30 تغطيتها من حيث قراءتها وتغطية × 70 × أشعة نانوبوار الطويلة (و باستخدام النزعة اليدوية مع وجود خرائط متغيرة)

الاكتشاف الهيكلي للمرض البشري

وقد أصبح التسلسل الطويل الأجل معيارا للذهب لاكتشاف ووصف المتغيرات الهيكلية في المجين البشري، وقد فهرست الدراسات عشرات الآلاف من الأشعة السينية لكل جينوم، التي تفتقد الكثير منها أو تحل بشكل غير سليم بقراءات قصيرة، وتسمح تقنيات الفرز الدقيق حتى في حالات الازدواج الجزئي والتكرارات المنخفضة التعقيد.

الدراسات المتعلقة بالجيل السكاني والثورة

وقد أدت المعالم المرجعية العالية الجودة التي تولدت من التجمعات الطويلة المدى إلى إجراء تحليلات مقارنة أكثر دقة بين السكان والأنواع، ففي القرود الكبيرة، كشف التسلسل عن توسعات محددة في الأسر ذات الجيل الواحد وإعادة نقلها غير مرئية لنهج الاختصار، كما أن الدراسات المتعلقة بالاختبارات ذات النطاقات الكبيرة والمكررة (مثلاً، تقنيات التكييف والتكييف الطويلة) تتيح إمكانية التكييف.

سرطان الثدييات والحمض السائل

وتطبق تقنيات الاختطاف الطويل بشكل متزايد على جينومات السرطان، حيث تكون إعادة الترتيب الواسعة النطاق، وتغيرات النسخ، والتعديلات الوبائية شائعة، وقد حددت الدراسات التي تستخدم السلاسل الطويلة الجيني الخفية سابقاً، والحمض النووي الرئوي الواعد للسائل الذي يدفع إلى التحلل، وفي الخزعيط السائل، تسلسل الأشعة السينية للحمض النووي المكشوف (الدناني)

التحديات والحدود

وعلى الرغم من هذه التطورات، فإن التسلسل الطويل الأجل يواجه عدة تحديات مستمرة، فمع تحسن دقة القاعدة، لا تزال هناك أوجه قصور وراء برامج القراء القصيرة (معدل خط الهيلمين البالغ 200.1 في المائة) بالنسبة لبعض السياقات، ولا سيما في المناطق ذات الحجم الكبير والمناطق المتردية للغاية، ويمكن أن يخلط بين الأخطاء القائمة على الارتداد، ولا سيما على مستوى القراء الفردي، وبين تطبيقات المقياس الواحد مثل هذه.

ويتطلب إعداد المكتبة للقراءات الطويلة الأجل حمضاً نووياً عالي الوزن، يمكن أن يكون من الصعب الحصول عليه من الأنسجة المثبتة رسمياً أو المشابهة أو العينات المتدهورة للطب الشرعي، فالإراقة والتشتت والضرر الحمضي للحمض النووي أثناء استخراجه يقلل من جزء الجزيئات الطويلة حقاً، والأساليب الناشئة في بروتوكولات التخفيف من الحمض النووي النزيئي (مثلة، أو المكبرة).

كما أن الطلب الحاسوبي غير قابل للتلف، إذ إن الحجم الكبير من بيانات الإشارات الخام من مسلسلات النانوبور (أو الملفات الكبيرة لسجلات حركة النقل البحري في هاي في) يتطلب قدرا كبيرا من التخزين والتجهيز، بينما يستهلك التصعيد في الوقت الحقيقي على أساس وحدة تقييم الأداء موارد كهربائية وحسابية كبيرة، علاوة على ذلك، فإن جمع الأحجار الكبيرة من القرائن الطويلة لا يزال مهمة شاقة حسابيا، وإن كانت التحسينات الأخيرة في هذا المجال.

التوقعات والاتجاهات المستقبلية

وتعود السنوات الخمس المقبلة بمزيد من الانجازات في التسلسل الطويل المدى، أما على جانب المعدات، فإن النانوبات الجديدة الثابتة والمجسات المتكاملة للدائرة يمكن أن تزيد من خلال الناتج وتخفض التكاليف بشكل كبير، وتقوم شركات مثل شركة باك بيو بتطوير نظم للحواسيب المحمولة تجلب هيفي إلى المختبر السريري، بينما تواصل عملية التحديث عن نماذج الاختبارات التي تستخدمها في تطبيقات ميدانية(99).

والدمج مع المواصفات المكانية وعلم الجينومات المفردة هو حدود ناشئة أخرى، إذ أن التسلسل الطويل الأجل للسلسلة من الخلايا المفردة ذات النسل الباروكة أو نظام المعلومات الجغرافية يمكن أن يوفر معلومات إيزوفورية كاملة ومكالمات متغيرة على مراحل في حل الخلايا، وقد أظهر العمل المبكر في هذا المجال أن النُهج الهجينة التي تجمع بين الطول الطويل والبيانات البديلة القصيرة الأجل يمكن أن تكشف عن نماذج خلية.

وأخيرا، فإن التحول إلى " الاختناق " المرجعي، حيث يجري تحليل العديد من التجمعات ذات الطول العالية الجودة من مختلف الأفراد بصورة مشتركة، سيغير أساسا كيفية تفسيرنا للتغير الجيني البشري، وقدرة الكشف عن العلامات النادر والكبيرة للمركبات، ودراسة أثر التوسعات المتكررة على تنظيم الجينات والأمراض، كما أن هذه التقنيات لا تؤدي إلى تحسين أساليب التحريات الجاهزة القائمة.

خاتمة

إن التقنيات الناشئة في التسلسل الطويل الأجل، تحول بسرعة قدرتنا على تحليل الجينات المعقدة، ومن خلال التقدم في الكيمياء، والمعدات، والحساب، وتكنولوجيات مثل " باسيو هيفي " ، و " أوكسفورد " ، لا تزال تقدم بدقة، وطولية، بحيث تشمل أكثر سمات الكيمياء تضخماً، وتنوعاً هيكلياً، وراثياً غير مسبوق.