ההתקדמות האחרונה ב-genomics הרחיבה את ההבנה שלנו כיצד וריאציות גנטיות מניעות בריאות, מחלה ותגובה לסמים.הגנום האנושי מכיל מיליוני גרסאות, אך הרוב המכריע נותר ללא הכרייה במונחים של ההשלכות התפקודיות שלהם.שיטות מסורתיות למחקר גרסאות אינדיבידואליות – כגון מוטציות מודבקות באתר עקב הערכות נמוכות של תרופות – איטיות מדי ויקרות מדי כדי לענות על הדרישות של מיפוי פונקציונליות יחיד (Scc-ידי מיקוד פונקציונלי) הוא שינוי אוטומטי של מוטציות פונקציונליות קבועות יחיד (השימושי של מוטציות פונקציונליות), אשר מאפשר אלגוריתמיות סטנדרטיות יחיד של מיליוני מוטציות פונקציונליות קבועות), אשר מאפשר אלגוריתמיות של מוטציות פונקציונליות של אלגוריתמיות של אלגוריתמיות של מוטציות פונקציונליות קבועות יחיד (S) אשר מאפשר מוטציות פונקציונליות קבועות קבועות יחיד של מיליוני מוטציות פונקציונליות של מוטציות פונקציונליות של מוטציות קבועות של מיליוני מוטציות קבועות של מוטציות קבועות של מוטציות קבועות יחיד (S) לאחר מעקב אחר ידי מוטציות קבועות קבועות של מוטציות קבועות של מוטציות קבועות של מיליוני בדיקות נמוכות של מוטציות קבועות (S) אשר מופעלות (S) אשר מופעלות יחידניתנות מופעלות של מוטציות קבועות

מבוא ל-High- Throughput Functional Screening

בדיקה פונקציונלית גבוהה של חישוב מתייחס לחבילה של שיטות ניסיוניות אשר בודקות באופן שיטתי את ההשפעה של שינויים גנטיים רבים על קריאה ביולוגית מדידה.עיקרון הליבה הוא ליצור ספריות גדולות של רצפי גרסאות, להציג אותם למודל סלולרי רלוונטי, ולאחר מכן להקליד תאים קריטיים המבוססים על phenotype של עניין (למשל, ספריות גנים, פעילות חלבון, התקדמות בדנ"א, סימטריה, אשר עשוי במיוחד כדי לבנות מספר עצום של שיטות מדידה, עיצוב, כולל של מספר עצום של נוסחאות, וגרסאות אפשריות של , וגרסאות של סימולציה, כגון נוסחאות, שיטות, כולל סימטריות, כלומר, סימולציה של סימטריות, סימולציה של סימולציה של נוסחאות אפשריות של נוסחאות, כולל נוסחאות, נוסחאות, נוסחאות, כלומר, נוסחאות, נוסחאות, סימטריות של מספר גדול של נוסחאות, סימולציה של נוסחאות של נוסחאות, נוסחאות, סימטריות, כגון נוסחאות, סימטריות של נוסחאות, נוסחאות, כולל נוסחאות אפשריות של נוסחאות, נוסחאות של נוסחאות, כולל נוסחאות של נוסחאות של נוסחאות של נוסחאות, נוסחאות של נוסחאות של נוסחאות של נוסחאות, כלומר, כלומר, לדוגמה, נוסחאות נוסחאות

טכנולוגיות נהיגה בHigh- Throughput Screening

מספר טכנולוגיות חזקות תחת ה- HTFS המודרני, כל אחת עם כוחות משלה ויישומים.

תחזיות מבוססות CRISPR

טכנולוגיית CRISPR-Cas9 מהפכה genomics פונקציונלי על ידי מתן עריכת גנום מדויק באופן מדרגי.במסך CRISPR המאגד טיפוסי, ספריית RNAs יחיד (sgRNAs) מיקוד אלפי אתרים גנומיים מועברים לתאים המבטאים באופן שיטתי את Cas9 או עורכים ראשוניים - דוחות, או מוטציות - מערכים - כדי להעריך את ההשפעות של סרטן מתקדם (CRIS) של השפעות הפעלה ספציפיות (CRSCROCRSCROCTSCRSCROCT) או מוטציות (CRIS) או מוטציות (CRSCRSCRSCRIS) או מוטציות (CRSCRSCRSCRSCRSCRSCRSTSCRSCRSCRREDNSCRSCRSCRSCRSCRSCRSCRSCRSCRSCRSCRSCRIS) של השפעות מתקדמות יותר, לדוגמה, לדוגמה, לדוגמה, לדוגמה, לדוגמה, מוטציות (CRSCRSCRSCRSCRSCRSCRSCRSCRSCRSCRSCRSCRSCRSCRSCRSCRSCRSCRSCRSCRSCRSCRSCRSCRSCRSCR

כתב עת מקביל (MPRAs)

MPRAs הם שיטת בחירה עבור האומר את ההשפעה של אלפי גרסאות רגולטוריות על ביטוי גנים.ב MPRA טיפוסי, ספריית רצפי DNA (כל אחד המכיל גרסה של עניין) הוא ליבוט במעלה הזרם של מקדם מינימלי וגן עיתונאי (למשל, GFP, luciferase, או ברקוד).הספריה מוצגת לתוך תאים, ואת השפע של RNA או מוטציות קוונטיות יכול היה לשפר באופן שיטתי את הגרסאות של מוטציות, כלומר, כלומר, כדי לשנות את הלוגיקה, או לתקן את הגרסאות של פעילות מוטציות פונקציונליות, או מוטציות, או מוטציות.

גישות נוספות לHigh- Throughput

דלקת קרוגנס בשילוב עם ריצוף עמוק (למשל, סריקה מוטציה עמוקה) מאפשר את האופי התפקודי של כל תחליף חומצי אמינו יחיד בתחום חלבון. כלי ביולוגיה סינתטיים, כגון שילוב ספריות של רצפים רגולטוריים, לעזור לחשוף את הרצף של splicing, תרגום וחלבון.בנוסף, כמו טכניקות גבוהות של קידוד על ידי תאים המבוססים על תאים חדשים (CS) מאפשר קרינת תאים על בסיס תאים חדשים (מסוגים רצופים) עם אפקטים של תאים חדשים המבוססים על ידי הנדסה (מסוגים) עם תאים ממועשרת תאים חדשים (מסוגים רצופים).

חידושים והתקדמות מתודולוגית

התחום מתפתח במהירות, עם שיטות חדשות שמגבירות את ההחלטה, להפחית את העלות, ולשלב סוגי נתונים משלימים.

אינטגרציה עם Single-Cell Sequencing

אחת ההתפתחויות האחרונות המרגשות ביותר היא ההפיכה של מסכים מוכנסים עם קוראי תאים בודדים (למשל, Perturb-seq, CROP-seq) במקום למדוד אוכלוסייה גדולה, גישות אלה ללכוד תמלילים, פרוטומטיים, פרוטומיים, או פרופילים אפיגנטיים של תאים בודדים לאחר ההפרעה.זה חושף השפעות ספציפיות של תאים, hetereogenity influotic אפקטים, במיוחד, ואפקטים גנטיים של סרטן, במיוחד, שבו תופעות לוואי של סרטן, ובמיוחד של התפתחות יחידה-סרטן.

Machine Learning for Variant Preitization

אלגוריתמי למידת מכונות הם כעת חלק בלתי נפרד מ- HTFS Workflow.הם עוזרים לעצב ספריות על ידי חיזוי אילו מוטציות הן כנראה פונקציונליות (למשל, בהתבסס על שימור אבולוציוני, מבנה חלבון, או מצב chromatin) לאחר ההקרנה, מודלים של ML יכולים לשלב נתונים בקנה מידה גדול על מנת לסווג גרסאות פונקציונליות כגון פתוגניות או שפיר, לפני שמועמדים לאימות, ופריטציה בבסיס מנגנונים מתמטיים (טכנולוגיות למידה), כגון מנגנונים מוטציות מרשימים) כגון מוטציות מתמטיות (גנטיות) וטכנולוגיות מתמטיות) מוטציות מתמטיות (DNSDemtology) כגון מנגנונים מתקדמים (DNSDNSDNSDNS) מנגנונים מתקדמים) מנגנונים מתקדמים (גנטיות) מוטציות מוטציות מוטציות מוטציות מוטציות מוטציות מוטציות מוטציות מוטציות מוטציות מוטציות מוטציות אידיאולוגיות) מוטציות מנטאליים (גנטיות) מוטציות מוטציות מוטציות מוטציות מוטציות מוטציות מוטציות מוטציות מוטציות מוטציות מוטציות מוטציות מוטציות ⁇ מוטציות מוטציות מוטציות מוטציות מוטציות מוטציות ⁇ מוטציות מוטציות מוטציות מוטציות ⁇ ⁇ ⁇ מוטציות מוטציות

אינטגרציה Multi-Omics

שילוב HTS עם שכבות omics אחרות - כגון Proteomics, metabolomics, או אפיגנומיקים - מספק תמונה מלאה יותר של תפקוד גרסאות. לדוגמה, הפיכה MPRA עם אסימונים נגישות chromatin (למשל, ATAC-seq) יכול לחשוף אם גרסאות רגולטוריות משפיעות על גורם תמליל המחייב באופן עצמאי הקשר.

יישומים במחקר וברפואה

HTFS כבר הופך את היכולת שלנו לפרש וריאציות גנומית ולתרגם אותו לפרקטיקה קלינית.

אינטואיציה פונקציונלית של משתנים של משמעות בלתי-ברור

צוואר בקבוק גדול בגנים הקליניים הוא השיעור הגבוה של VUS המדווחים במבחנים גנטיים. HTFS יכול להעריך באופן שיטתי את ההשפעה התפקודית של אלפי VUS בגנים הרלוונטיים להפרעות תורשתיות, כגון:0BRCA103CA103FLT:1,FLT:2TP53FLT 3: ו-FLT:4CTRFLT:5 על ידי מתן ראיות פונקציונליות או שיפור ישיר של תאים אלה.

Pharmacogenomics ופיתוח סמים

מסכים באמצעות חישובים גבוהים יכולים לזהות גרסאות גנטיות שמשנות תגובה לסמים, המאפשרות את החיזוי של תגובות שליליות או חוסר יעילות. בגילוי סמים, HTS משמש כדי למפות מוטציות התנגדות בגנים של מטרה לסרטן, עוזר לעצב מעכבי הדור הבא.בנוסף, על ידי פרופיל הנוף המוטציה המלא של מטרות סמים, החוקרים יכולים לצפות כיצד גידולים עלולים לפתח התנגדות ולפתח טיפולים בהתאם.

הבנת מחלות מכניזם

הקרנה של ספריות גדולות בתאים הקשורים למחלות (למשל, נוירונים, קרדיומציטים, תאים חיסוניים) חושף גרסאות סיבתיות ואת המסלולים שהם משפיעים.לדוגמה, מחקרים השתמשו במסכים CRISPR כדי לזהות גנים חיוניים בתאי סרטן, חשיפת פרצות טיפוליות חדשות. inneur Developmental Disorders, MPRAs יש שיפור מוטציות כי במהלך ניתוח גנטי מכני לתוך מצבים נוגדים וסכיזופרניה.

מגבלות וכיוונים עתידיים

למרות כוחו, HTFS ניצבת בפני כמה אתגרים שיש לטפל בהם כדי לממש את הפוטנציאל שלו.

סקלאלה ועלויות

בעוד העלות של סינתזה וריצוף DNA צנחה באופן דרמטי, מסכים בקנה מידה גדול - במיוחד אלה הדורשים קווי תאים מותאמים אישית, חד-תא בודד, או phenotypic assays - נשאר יקר. שיפורים עתידיים בעיצוב הספרייה (למשל, שילוב סינתזה טריטוריאלית), אוטומציה, ומיניטורציה (למשל, ירידה מבוססת) ולהפחית את עלויות הדמוקרטיות האלה.

מורכבות ביולוגית וקונטקסט מפרט

אפקטים משתנים יכולים להיות תלויים מאוד בסוג התא, רקע גנטי, סביבה, ומצב אפיגנטי. A גירסה כי הוא שפיר בהקשר אחד עשוי להיות פתוגניים באדריכלות גנום 3D, ספירה רגולציה, ושינויים לאחר-translational להוסיף שכבות של מורכבות שקשה ללכוד במערכות מודל פשוטות.התקדמות באיברים, co-תרבותיות, ו in vivoe (revoe), הם עדיין עכברים משמעותיים, אבל הם עדיין טיפול CRRArararatance) או שימוש בעכברים משמעותיים.

ניתוח נתונים ופרשנות

[הנפח של נתונים שנוצרו על ידי HTFS - לעתים קרובות מיליארדי של קורא ריצוף - צינורות חישוביים חזקים עבור בקרת איכות, נורמליזציה, וקריאה סטטיסטית. חיובי כוזב עקב השפעות מחוץ לטרנט, הטיות הספרייה, או רעש סטוצ'יסטיק חייב להיות מנוהל בקפידה, יתר על כן שילוב נתוני HTS עם משאבים גנומיים אחרים (למשל, LTF:0ENCODE) לפתח את התוצאות הקריטיות באמצעות CER2D.

מסקנה

בדיקה פונקציונלית גבוהה של חישוב עבר מטכניקה מיוחדת אבן הפינה של genomics מודרני. על ידי מתן הערכה שיטתית של וריאציות גנטיות, שיטות אלה מאיצים את גילוי של אלמנטים פונקציונליים, שיפור פרשנות גרסאות לgenomics קליני, ולספק תובנות חדשות לתוך ביולוגיה המחלה. [+] טכנולוגיות מתפתחות כמו פתרון תאים בודדים, אינטגרציה מכונה, וגישות מרובות-omics להבטיח כדי לחדד את ההבנה שלנו של איך תאים גנטיים וגרסאות אנושיות יותר, כמו שיטות טיפוליות, כמו HTF, להפוך את שיטות טיפול יעיל יותר ויותר יעיל יותר ויותר.

לסקירה מקיפה של טכנולוגיות גנומיות פונקציונליות, ראה את הביקורת על ידי ההרחבה:0.2017 (Canver et al. 2017) בטבע ביקורות גנטיותscioFLT:1 (משאבים נוספים על פרשנות וריונית ניתן למצוא דרך מסד הנתונים של 2ClinVarOVAFLT 3: ו-FLT:4 Genome Sequencing Program:5:2ClinVar מסד נתונים של .