主な違い - マイクロアレイと次世代シーケンサーの違い

DNAシーケンシングは、バイオテクノロジー、ウイルス学、医療診断、科学捜査の分野で広く利用されています。DNAの塩基配列を決定することで、医学・生物学研究において奇跡的な発見がなされるようになりました。これらの配列決定法は、ヒトをはじめとする個々の生物のゲノムを完全に配列決定するために発展してきた。マイクロアレイや次世代シーケンサーは、最新のDNA配列解析手法です。マイクロアレイ技術は、既知の標的を含むハイブリダイゼーション技術に基づくものである。次世代シーケンサーは、合成（DNAポリメラーゼを使ってヌクレオチドを結合させる）を基本とし、あらかじめ選択したターゲットとは別に、全ゲノムの配列を決定することが可能である。これが、マイクロアレイと次世代シーケンサーの大きな違いです。

カタログ

1. 概要と主な違い 2. マイクロアレイとは 3. 次世代シーケンサーとは 4. マイクロアレイと次世代シーケンサーの類似点 5. 横並び比較 - マイクロアレイと次世代リストシーケンサー 6. まとめ

マイクロアレイは何ですか？

DNAマイクロアレイは、何千もの異なる遺伝子発現を同時に同定する実験ツールとして使用されています。それは、顕微鏡のスライドという固い表面に、小さなDNAのスポットがいくつも並んでいるものです。印刷された各スポットには、既知の遺伝子配列または遺伝子が含まれています。これらの既知のプローブは、遺伝子発現を検出するためのプローブとしてスライド上に印刷される。これがトランスクリプトームと呼ばれるものです。2本のDNAのハイブリダイゼーションがマイクロアレイの主要な原理である。核酸配列によって形成される相補的な塩基を水素結合で対にすることである。

図01：マイクロアレイ

まず、実験試料と健常者の参照試料からメッセンジャーRNA分子を収集した。実験試料は、例えば癌患者などの疾患患者から採取される。得られたmRNAサンプルは、いずれもcDNA（相補的DNA）に変換される。次に、各サンプルは蛍光プローブで標識されます。蛍光プローブは、サンプル cDNA と参照 cDNA を区別するために異なる色をしている。cDNA 分子のマイクロアレイスライドへの結合を開始するために、2 つのサンプルを混合する。ハイブリダイゼーションは、マイクロアレイスライド上のDNAプローブにcDNA分子を付着させるプロセスである。ハイブリダイゼーションが完了すると、一連の反応が行われ、発現した遺伝子の量に基づき、各遺伝子の発現を識別・測定し、異なる色に着色される。マイクロアレイの結果をもとに遺伝子発現プロファイルを作成し、さまざまな病態の特定に利用することができます。

次世代シーケンシングは何ですか？

次世代シーケンサーは、先進的な遺伝子配列解析手法の一つです。原理は、キャピラリー電気泳動に依存するサンガーシークエンスと同様である。NGSでは、ゲノム鎖を断片化し、鋳型鎖にライゲーションします。サンガー・シーケンス法は、シーケンス、アイソレーション、検出の3つのステップで構成されています。これらの別々のステップのために、サンプル調製の自動化はスループットの点で限界があります。NGSでは、アレイベースのシーケンシングとサンガーシーケンシングのステップを組み合わせた技術で、数百万の反応配列を同時に並行して実行することができ、高速かつ低コストのスループットを実現することができます。

図02：天然ガス開発

NGSは、ライブラリー調製（ランダムDN**セグメントを用いたライブラリー作成）、増幅（クローン増幅やPCRを用いたライブラリー増幅）、シーケンスの3つのステップで構成されています。サンガーシーケンスによるゲノム解読は、NGSを用いると数時間で完了します。

マイクロアレイと次世代シーケンサーの類似性は何ですか？

• マイクロアレイも次世代シーケンサーも、アレイベースのシーケンサー技術を使って開発されています。

マイクロアレイと次世代シーケンシングの違い

概要 - マイクロアレイ vs. 次世代シーケンシング

研究という意味では、DNAシーケンサーが重要な役割を果たすようになりました。バイオテクノロジー、医療診断、法医学研究などに広く利用されています。より効率的で迅速なシークエンス手順へと進化しました。マイクロアレイとNGSは、現在利用可能な最先端のDNA配列決定技術です。どちらの方式も配列に基づくものです。マイクロアレイ技術はハイブリダイゼーションに依存し、NGSは合成、すなわちDNAポリメラーゼを使用してヌクレオチドを結合させることに基づいている。これが、マイクロアレイと次世代シーケンサーの大きな違いです。

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引用

1.ベハルティ、サム、パトリックのタピ。"次世代シーケンサー "とは？小児疾患アーカイブス教育・実践編、BMJ出版グループ、2013年12月、こちらからご覧いただけます。2017年8月23日アクセス。 Bumganner, roger. "dna microarrays overview", Current protocols in molecular biology, John Wiley and S*** Inc. 9 February 2016, available here.「DNAマイクロアレイ技術」国立ヒトゲノム研究所（NHGRI）、こちらからご覧いただけます。2017 年 8 月 23 日アクセス。 2. Bongana, Roger."Overview of dna microarrays," Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley and S*** Inc. 9 February 2016, 3. "DNA Microarray Technology," National Human Genome Research Institute (国立遺伝学研究所)NHGRI）。