Top Banner
Методы часть 2 Смирнов Арсений Михайлович
75

Biotech 2011-10-methods

May 11, 2015

Download

Documents

Nikolay Vyahhi
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: Biotech 2011-10-methods

Методычасть 2

Смирнов

Арсений Михайлович

ДНК ndash наиболее laquoосвоеннаяraquo биологическая макромолекула

Основные вехи в развитии методов работы с ДНК

1869 Мишер выделяет ДНК из белых клеток крови

1944 Эвери доказывает что ДНК является носителем генетической информации

1953 Уотсон и Крик открывают структуру ДНК (двойная спираль)

1955 Корнберг открывает ДНК-полимеразу

1961 Мармур и Доти открывают ренатурацию ДНК

1962 Арбер получает первые доказательства существования рестриктаз

1966 Ниренберг Холли и Корана расшифровывают генетический код

1967 Геллерт открывает ДНК-лигазу

1972 Прочтён первый ген ndash ген белка оболочки бактериофага MS2

1972-1973 Ряд лабораторий развивают технологию клонирования ДНК

1975 Саузерн разрабатывает технологию переноса ДНК на фильтр с гибридизацией

1975-1977Сэнгер и Баррел а также Максам и Гилберт разрабатываю технолигиисеквенирования ДНК

1981-1982Пальмитер и Бринстер получают трансгенную мышьСпрэдлинг и Рубин получают трансгенную дрозофилу

1982 Основана база последовательностей ДНК - GenBank

1985 Мюллис изобретает полимеразную цепную реакцию (ПЦР)

1987Капеччи и Смитис разрабатываю технологию генных модификаций у мышей с использованием эмбриональных стволовых клеток

1989 Филдс и Сонг разрабатывают двугибридную систему дрожжей

1990 Липман создаёт алгоритм поиска гомологичных последовательностей - BLAST

1991 Худ и Хаикепиллер разрабатывают первый автоматический секвенатор

1995 Секвенирован первый геном (бактерия Haemophilus influenzae)

1996 Секвенирован геном дрожжей Saccharomyces cerevisiae

1996-1997 Разработаны первые ДНК-микрочипы

1997 Клонирована овечка Долли

1998 Секвенирован геном червя Caenorhabditis elegans

2001 Готов черновой вариант генома человека

2003 Секвенирован геном человека

2010 В лаборатории Вентера создана первая живая синтетическая клетка

Основные вехи в развитии методов работы с ДНК

Методики работы с ДНК

1 Выделение

2 Электрофорез

3 Рестрикция

4 Лигирование

5 Гибридизация

6 Полимеразная цепная реакция

7 Секвенирование

8 ДНК-микрочипы

Выход ДНК из разных источников

Цельная кровь (1 мл) 20-50 мкг

Лейкоциты (из 1 мл цельной крови) 50-200 мкг

Сыворотка плазма крови (05 мл) 03-3 мкг

Сухая кровь (пятно 05-1 см) 004-07 мкг

Слюна (1 мл) 5-15 мкг

Буккальный эпителий (1 мг) 1-10 мкг

Кости зубы (500 мг) 30-50 мкг

Косный мозг 100-500 мкг

Волосяные фолликулы 01-02 мкг

Бактериальная культура (100 мл) 350-1000 мкг (плазмидной ДНК)

Этапы выделения ДНКРНК

1 Лизис клетокndash SDS гуанидин лизоцим и тд

2 Избавление от лишних примесей (белки липиды и тд)

ndash фенол хлороформ концентрированные соли

3 Преципитация ДНКndash осаждение (этанол изопропанол)

ndash преципитация на сорбент (glass milk колонки)

4 Растворение ДНК

Выделение ДНК

Выделение ДНК

Оценка качества и количества ДНК

bull Электрофорез

bull Спектрофотометрия

bull Флуорометрия

элетрофорезспектрофотометрия

Сmicrogml] = А260 x KK (dsDNA) = 50K (ssDNA) = 37K (ssRNA) = 40

А260 А280 = 18-19 ndash чистая ДНК

Севенирование ДНК- прочтение последовательности

Классические методыbull Максам-Гилберт (химическое)

bull Сэнгер (энзиматическое)

Библиотеки ДНК

- большое число молекул векторной ДНК со встроенными фрагментами чужеродной ДНК

Секвенирование (Максам-Гилберт)

Четыре группы химических реагентов разрезающих молекулу ДНК перед нуклеотидами

bull G

bull A или G

bull T или C

bull C

Секвенирование (Максам-Гилберт)

dNTP и ddNTP

Секвенирование (Сэнгер)

Сравнение секвенирования по Максаму-Гилберту и по Сэнгеру

Автоматическое секвенирование

Поиск мутаций с помощью секвенирования

Анализ полиморфизмов

Полногеномное секвенирование

1 Геном разбивается на небольшие перекрывающиеся фрагменты

2 Фрагменты секвенируются3 Сиквенсы собираются в итоговую последовательность

bull картированиеbull перекрывание

Полногеномное секвенированиеподход основанный на картировании

Полногеномное секвенированиеподход основанный на перекрывании

Проект laquoГеном человекаraquo1990-2003

Джеймс Уотсон и Крейг Вентер ndash первые люди с индивидуальными прочитанными геномами

Международный консорциум Celera Genomics

Метод Hierarchical shotgun Whole-genome shotgun

Планируемые сроки 1990 ndash 2005 1998 ndash раньше гос проекта

Планируемый бюджет 3 млрд $ 300 млн $

Доступность результатов

Полностью доступны Полностью запатентованы

laquoГеном человекаraquoГосударственный проект vs частная компания

laquoГеном человекаraquoГосударственный проект vs частная компания

1990 1995 2000 2003

3 500 000 000 $

laquoГеном человекаraquo

Стоимость секвенирования одного генома

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

ldquoSangerrdquo ldquoNGSrdquo

1 000 000 000 $

1 000 000 $

100 000 000 $

10 000 000 $

100 000 $

10 000 $

tSMS (True Single Molecule Sequencing)Helicos

SMRT sequencing (Single-Molecule Real-Time sequencing)Pacific Biosciences

Полимеразная цепная реакция (ПЦР)

1983 г Кэри Муллис

ndash метод позволяющий избирательно синтезировать большие количества

определённых фрагментов ДНК

bull laquoПолимеразнаяraquo - используется фермент ДНК-полимеразаbull laquoЦепнаяraquo - состоит из повторяющихся циклов количество ДНК с каждым циклом увеличивается в геометрической прогрессии

Компоненты ПЦР

Праймеры Определяют амплифицируемый участок

dNTP laquoСтроительный материалraquo

KClМоновалентные катион необходим для оптимальной гибридизации праймеров

Tris Поддержание оптимального для ферментативной реакции рН

MgCl2 Бивалентный катион необходим для работы фермента

Полимераза Осуществляет синтез ДНК

Матрица Анализируемый образец ДНК

Буф

ер

Этапы ПЦРПредварительная денатурация

~950C 1-10 мин

25-50 циклов

Денатурация ~950C 10-60 сек

Отжиг 50-700C 10-60 сек

Элонгация 68-720C 10-180 сек

Финальная элонгация

68-720C 7-10 мин

Полимераза

5`-3` полимеразная активность

Полимераза Процессивность Активности

Taq

(Thermus aquaticus)3-5 тпн

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

Pfu

(Pyrococcus furiosus)1-2 тпн

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

3rarr5 экзонуклеазная

Tth

(Thermus thermophilus)

3-5 тпн

(800 пн для

ревертазной активности)

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

5rarr3 ревертазная

Pwo

(Pyrococcus woesei)3 тпн

5rarr3 полимеразная

3rarr5 экзонуклеазная

Полимераза

5`-3` экзонуклеазная активность

3`-5` экзонуклеазная активность

Стадии ПЦР

Амплификаторы

Термостатированиеbull твёрдый термоблок (элемент Пельтье)bull жидкостьbull поток воздуха

Клонирование ДНК и кДНК

ДНК-дактилоскопия

Сайт-специфический мутагенез

ПЦР для клонирования в вектор

Аллель-специфичная ПЦР- анализ точечных полиморфизмов

Асимметричная ПЦР- наработка одноцепочечного продукта

Инвертированная ПЦР- исследование фланкирующих областей

Вложенная ПЦР- уменьшение числа побочных продуктов реакции

ПЦР в реальном времени

bull одновременная амплификация и измерение количества продукта

bull наличие флюоресцентного красителя в смеси

bull наличие оптического блока в амплификаторе

Системы детекции

1 Неспецифичные

ndash интеркалирующие красители (SYBR Green и др)

2 Специфичные

ndash линейные разрушаемые пробы (TaqMan)

ndash laquoмолекулярные маячкиraquo (beacons)

ndash примыкающие пробы

SYBR Green

Линейные разрушаемые пробы(TaqMan = Taq-polymerase + Pac-Man)

laquoМолекулярные маячкиraquo(molecular beacons)

Примыкающие пробы

Флюорофоры и гасители флюоресценции

Представление результатов ПЦР в реальном времени

линейный lg

Денатурация

Плавление после ПЦР

обратная производная

Плавление после ПЦР

Количественная ПЦР

bull Подсчёт числа копий генов

bull Анализ представленности транскриптов

bull Оценка инфекционной нагрузки

Количественная ПЦР

серия 10-кратных разведений

threshold ndash пороговая флюоресценцияCt ndash пороговый цикл

Преимущества ПЦР в реальном времениbull Отсутствие этапа электрофореза

bull Снижение риска контаминации

bull Возможность контролировать амплификацию на каждом цикле

bull Количественная оценка исходной матрицы

bull Более высокая специфичность и чувствительность

bull Реактивы не намного дороже обычной ПЦР

Недостатки ПЦР в реальном времениbull Трудности с мультиплексной ПЦР

bull Сложнее оптимизация

bull Высокая стоимость оборудования

1 Научные исследования

ndash амплификация ДНК для гибридизации (блоттинг микрочипы)

ndash амплификация ДНК для секвенирования

ndash клонирование геномной ДНК кДНК

ndash филогенетическое сравнение геномов

ndash генетическое картирование

ndash анализ уровня транскрипции

Применение ПЦР

2 Медицина

ndash генетическое тестирование

ndash типирование тканей (для трансплантации)

ndash тестирование мутаций в онкогенах

ndash диагностика инфекций

3 Судебная медицина

ndash ДНК-дактилоскопия

ndash установление родства

4 Анализ пищевых продуктов детекция ГМО

Применение ПЦР

Применение ПЦР

Залог успеха ПЦР

bull высокая процессивность

bull высокая чувствительность

bull высокая специфичность

bull низкая стоимость быстрота

Получение информации

bull анализ уровня транскрипции

bull ДНК-диагностика

bull генотипирование

Получение материи

bull клонирование ДНК

bull мутагенез

bull секвенирование

Гибридизация нуклеиновых кислот

bull Анализируемая ДНК

bull Зонд

bull Система детекции

Southern blot rarr DNA-microarray

Микрочипы (microarrays)

Affymetrix GeneChip

Гибридизация на микрочипе

1 Получение одноцепочечных меченных молекул ДНК исследуемого образца (ПЦР ОТ-ПЦР)

2 Гибридизация3 Отмывка несвязавшейся ДНК4 Считывание флюоресценции

Микрочип на 40000 проб

Применение микрочипов

bull Анализ экспрессии

bull Сравнительная гибридизация геномов

bull Идентификация организма

bull Анализ полиморфизмов

bull Иммунопреципитация хроматина на чипе

bull Анализ альтернативного сплайсинга

bull Анализ перестроек

Экспрессионный профиль

Сравнение экспрессии

Сравнение экспрессии

Сравнительная гибридизация геномов

Иммунопреципитация хроматина на чипе- для поиска участков связывания белков с ДНК

Химический синтез олигонуклеотидов

Спасибо за внимание

Page 2: Biotech 2011-10-methods

ДНК ndash наиболее laquoосвоеннаяraquo биологическая макромолекула

Основные вехи в развитии методов работы с ДНК

1869 Мишер выделяет ДНК из белых клеток крови

1944 Эвери доказывает что ДНК является носителем генетической информации

1953 Уотсон и Крик открывают структуру ДНК (двойная спираль)

1955 Корнберг открывает ДНК-полимеразу

1961 Мармур и Доти открывают ренатурацию ДНК

1962 Арбер получает первые доказательства существования рестриктаз

1966 Ниренберг Холли и Корана расшифровывают генетический код

1967 Геллерт открывает ДНК-лигазу

1972 Прочтён первый ген ndash ген белка оболочки бактериофага MS2

1972-1973 Ряд лабораторий развивают технологию клонирования ДНК

1975 Саузерн разрабатывает технологию переноса ДНК на фильтр с гибридизацией

1975-1977Сэнгер и Баррел а также Максам и Гилберт разрабатываю технолигиисеквенирования ДНК

1981-1982Пальмитер и Бринстер получают трансгенную мышьСпрэдлинг и Рубин получают трансгенную дрозофилу

1982 Основана база последовательностей ДНК - GenBank

1985 Мюллис изобретает полимеразную цепную реакцию (ПЦР)

1987Капеччи и Смитис разрабатываю технологию генных модификаций у мышей с использованием эмбриональных стволовых клеток

1989 Филдс и Сонг разрабатывают двугибридную систему дрожжей

1990 Липман создаёт алгоритм поиска гомологичных последовательностей - BLAST

1991 Худ и Хаикепиллер разрабатывают первый автоматический секвенатор

1995 Секвенирован первый геном (бактерия Haemophilus influenzae)

1996 Секвенирован геном дрожжей Saccharomyces cerevisiae

1996-1997 Разработаны первые ДНК-микрочипы

1997 Клонирована овечка Долли

1998 Секвенирован геном червя Caenorhabditis elegans

2001 Готов черновой вариант генома человека

2003 Секвенирован геном человека

2010 В лаборатории Вентера создана первая живая синтетическая клетка

Основные вехи в развитии методов работы с ДНК

Методики работы с ДНК

1 Выделение

2 Электрофорез

3 Рестрикция

4 Лигирование

5 Гибридизация

6 Полимеразная цепная реакция

7 Секвенирование

8 ДНК-микрочипы

Выход ДНК из разных источников

Цельная кровь (1 мл) 20-50 мкг

Лейкоциты (из 1 мл цельной крови) 50-200 мкг

Сыворотка плазма крови (05 мл) 03-3 мкг

Сухая кровь (пятно 05-1 см) 004-07 мкг

Слюна (1 мл) 5-15 мкг

Буккальный эпителий (1 мг) 1-10 мкг

Кости зубы (500 мг) 30-50 мкг

Косный мозг 100-500 мкг

Волосяные фолликулы 01-02 мкг

Бактериальная культура (100 мл) 350-1000 мкг (плазмидной ДНК)

Этапы выделения ДНКРНК

1 Лизис клетокndash SDS гуанидин лизоцим и тд

2 Избавление от лишних примесей (белки липиды и тд)

ndash фенол хлороформ концентрированные соли

3 Преципитация ДНКndash осаждение (этанол изопропанол)

ndash преципитация на сорбент (glass milk колонки)

4 Растворение ДНК

Выделение ДНК

Выделение ДНК

Оценка качества и количества ДНК

bull Электрофорез

bull Спектрофотометрия

bull Флуорометрия

элетрофорезспектрофотометрия

Сmicrogml] = А260 x KK (dsDNA) = 50K (ssDNA) = 37K (ssRNA) = 40

А260 А280 = 18-19 ndash чистая ДНК

Севенирование ДНК- прочтение последовательности

Классические методыbull Максам-Гилберт (химическое)

bull Сэнгер (энзиматическое)

Библиотеки ДНК

- большое число молекул векторной ДНК со встроенными фрагментами чужеродной ДНК

Секвенирование (Максам-Гилберт)

Четыре группы химических реагентов разрезающих молекулу ДНК перед нуклеотидами

bull G

bull A или G

bull T или C

bull C

Секвенирование (Максам-Гилберт)

dNTP и ddNTP

Секвенирование (Сэнгер)

Сравнение секвенирования по Максаму-Гилберту и по Сэнгеру

Автоматическое секвенирование

Поиск мутаций с помощью секвенирования

Анализ полиморфизмов

Полногеномное секвенирование

1 Геном разбивается на небольшие перекрывающиеся фрагменты

2 Фрагменты секвенируются3 Сиквенсы собираются в итоговую последовательность

bull картированиеbull перекрывание

Полногеномное секвенированиеподход основанный на картировании

Полногеномное секвенированиеподход основанный на перекрывании

Проект laquoГеном человекаraquo1990-2003

Джеймс Уотсон и Крейг Вентер ndash первые люди с индивидуальными прочитанными геномами

Международный консорциум Celera Genomics

Метод Hierarchical shotgun Whole-genome shotgun

Планируемые сроки 1990 ndash 2005 1998 ndash раньше гос проекта

Планируемый бюджет 3 млрд $ 300 млн $

Доступность результатов

Полностью доступны Полностью запатентованы

laquoГеном человекаraquoГосударственный проект vs частная компания

laquoГеном человекаraquoГосударственный проект vs частная компания

1990 1995 2000 2003

3 500 000 000 $

laquoГеном человекаraquo

Стоимость секвенирования одного генома

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

ldquoSangerrdquo ldquoNGSrdquo

1 000 000 000 $

1 000 000 $

100 000 000 $

10 000 000 $

100 000 $

10 000 $

tSMS (True Single Molecule Sequencing)Helicos

SMRT sequencing (Single-Molecule Real-Time sequencing)Pacific Biosciences

Полимеразная цепная реакция (ПЦР)

1983 г Кэри Муллис

ndash метод позволяющий избирательно синтезировать большие количества

определённых фрагментов ДНК

bull laquoПолимеразнаяraquo - используется фермент ДНК-полимеразаbull laquoЦепнаяraquo - состоит из повторяющихся циклов количество ДНК с каждым циклом увеличивается в геометрической прогрессии

Компоненты ПЦР

Праймеры Определяют амплифицируемый участок

dNTP laquoСтроительный материалraquo

KClМоновалентные катион необходим для оптимальной гибридизации праймеров

Tris Поддержание оптимального для ферментативной реакции рН

MgCl2 Бивалентный катион необходим для работы фермента

Полимераза Осуществляет синтез ДНК

Матрица Анализируемый образец ДНК

Буф

ер

Этапы ПЦРПредварительная денатурация

~950C 1-10 мин

25-50 циклов

Денатурация ~950C 10-60 сек

Отжиг 50-700C 10-60 сек

Элонгация 68-720C 10-180 сек

Финальная элонгация

68-720C 7-10 мин

Полимераза

5`-3` полимеразная активность

Полимераза Процессивность Активности

Taq

(Thermus aquaticus)3-5 тпн

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

Pfu

(Pyrococcus furiosus)1-2 тпн

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

3rarr5 экзонуклеазная

Tth

(Thermus thermophilus)

3-5 тпн

(800 пн для

ревертазной активности)

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

5rarr3 ревертазная

Pwo

(Pyrococcus woesei)3 тпн

5rarr3 полимеразная

3rarr5 экзонуклеазная

Полимераза

5`-3` экзонуклеазная активность

3`-5` экзонуклеазная активность

Стадии ПЦР

Амплификаторы

Термостатированиеbull твёрдый термоблок (элемент Пельтье)bull жидкостьbull поток воздуха

Клонирование ДНК и кДНК

ДНК-дактилоскопия

Сайт-специфический мутагенез

ПЦР для клонирования в вектор

Аллель-специфичная ПЦР- анализ точечных полиморфизмов

Асимметричная ПЦР- наработка одноцепочечного продукта

Инвертированная ПЦР- исследование фланкирующих областей

Вложенная ПЦР- уменьшение числа побочных продуктов реакции

ПЦР в реальном времени

bull одновременная амплификация и измерение количества продукта

bull наличие флюоресцентного красителя в смеси

bull наличие оптического блока в амплификаторе

Системы детекции

1 Неспецифичные

ndash интеркалирующие красители (SYBR Green и др)

2 Специфичные

ndash линейные разрушаемые пробы (TaqMan)

ndash laquoмолекулярные маячкиraquo (beacons)

ndash примыкающие пробы

SYBR Green

Линейные разрушаемые пробы(TaqMan = Taq-polymerase + Pac-Man)

laquoМолекулярные маячкиraquo(molecular beacons)

Примыкающие пробы

Флюорофоры и гасители флюоресценции

Представление результатов ПЦР в реальном времени

линейный lg

Денатурация

Плавление после ПЦР

обратная производная

Плавление после ПЦР

Количественная ПЦР

bull Подсчёт числа копий генов

bull Анализ представленности транскриптов

bull Оценка инфекционной нагрузки

Количественная ПЦР

серия 10-кратных разведений

threshold ndash пороговая флюоресценцияCt ndash пороговый цикл

Преимущества ПЦР в реальном времениbull Отсутствие этапа электрофореза

bull Снижение риска контаминации

bull Возможность контролировать амплификацию на каждом цикле

bull Количественная оценка исходной матрицы

bull Более высокая специфичность и чувствительность

bull Реактивы не намного дороже обычной ПЦР

Недостатки ПЦР в реальном времениbull Трудности с мультиплексной ПЦР

bull Сложнее оптимизация

bull Высокая стоимость оборудования

1 Научные исследования

ndash амплификация ДНК для гибридизации (блоттинг микрочипы)

ndash амплификация ДНК для секвенирования

ndash клонирование геномной ДНК кДНК

ndash филогенетическое сравнение геномов

ndash генетическое картирование

ndash анализ уровня транскрипции

Применение ПЦР

2 Медицина

ndash генетическое тестирование

ndash типирование тканей (для трансплантации)

ndash тестирование мутаций в онкогенах

ndash диагностика инфекций

3 Судебная медицина

ndash ДНК-дактилоскопия

ndash установление родства

4 Анализ пищевых продуктов детекция ГМО

Применение ПЦР

Применение ПЦР

Залог успеха ПЦР

bull высокая процессивность

bull высокая чувствительность

bull высокая специфичность

bull низкая стоимость быстрота

Получение информации

bull анализ уровня транскрипции

bull ДНК-диагностика

bull генотипирование

Получение материи

bull клонирование ДНК

bull мутагенез

bull секвенирование

Гибридизация нуклеиновых кислот

bull Анализируемая ДНК

bull Зонд

bull Система детекции

Southern blot rarr DNA-microarray

Микрочипы (microarrays)

Affymetrix GeneChip

Гибридизация на микрочипе

1 Получение одноцепочечных меченных молекул ДНК исследуемого образца (ПЦР ОТ-ПЦР)

2 Гибридизация3 Отмывка несвязавшейся ДНК4 Считывание флюоресценции

Микрочип на 40000 проб

Применение микрочипов

bull Анализ экспрессии

bull Сравнительная гибридизация геномов

bull Идентификация организма

bull Анализ полиморфизмов

bull Иммунопреципитация хроматина на чипе

bull Анализ альтернативного сплайсинга

bull Анализ перестроек

Экспрессионный профиль

Сравнение экспрессии

Сравнение экспрессии

Сравнительная гибридизация геномов

Иммунопреципитация хроматина на чипе- для поиска участков связывания белков с ДНК

Химический синтез олигонуклеотидов

Спасибо за внимание

Page 3: Biotech 2011-10-methods

Основные вехи в развитии методов работы с ДНК

1869 Мишер выделяет ДНК из белых клеток крови

1944 Эвери доказывает что ДНК является носителем генетической информации

1953 Уотсон и Крик открывают структуру ДНК (двойная спираль)

1955 Корнберг открывает ДНК-полимеразу

1961 Мармур и Доти открывают ренатурацию ДНК

1962 Арбер получает первые доказательства существования рестриктаз

1966 Ниренберг Холли и Корана расшифровывают генетический код

1967 Геллерт открывает ДНК-лигазу

1972 Прочтён первый ген ndash ген белка оболочки бактериофага MS2

1972-1973 Ряд лабораторий развивают технологию клонирования ДНК

1975 Саузерн разрабатывает технологию переноса ДНК на фильтр с гибридизацией

1975-1977Сэнгер и Баррел а также Максам и Гилберт разрабатываю технолигиисеквенирования ДНК

1981-1982Пальмитер и Бринстер получают трансгенную мышьСпрэдлинг и Рубин получают трансгенную дрозофилу

1982 Основана база последовательностей ДНК - GenBank

1985 Мюллис изобретает полимеразную цепную реакцию (ПЦР)

1987Капеччи и Смитис разрабатываю технологию генных модификаций у мышей с использованием эмбриональных стволовых клеток

1989 Филдс и Сонг разрабатывают двугибридную систему дрожжей

1990 Липман создаёт алгоритм поиска гомологичных последовательностей - BLAST

1991 Худ и Хаикепиллер разрабатывают первый автоматический секвенатор

1995 Секвенирован первый геном (бактерия Haemophilus influenzae)

1996 Секвенирован геном дрожжей Saccharomyces cerevisiae

1996-1997 Разработаны первые ДНК-микрочипы

1997 Клонирована овечка Долли

1998 Секвенирован геном червя Caenorhabditis elegans

2001 Готов черновой вариант генома человека

2003 Секвенирован геном человека

2010 В лаборатории Вентера создана первая живая синтетическая клетка

Основные вехи в развитии методов работы с ДНК

Методики работы с ДНК

1 Выделение

2 Электрофорез

3 Рестрикция

4 Лигирование

5 Гибридизация

6 Полимеразная цепная реакция

7 Секвенирование

8 ДНК-микрочипы

Выход ДНК из разных источников

Цельная кровь (1 мл) 20-50 мкг

Лейкоциты (из 1 мл цельной крови) 50-200 мкг

Сыворотка плазма крови (05 мл) 03-3 мкг

Сухая кровь (пятно 05-1 см) 004-07 мкг

Слюна (1 мл) 5-15 мкг

Буккальный эпителий (1 мг) 1-10 мкг

Кости зубы (500 мг) 30-50 мкг

Косный мозг 100-500 мкг

Волосяные фолликулы 01-02 мкг

Бактериальная культура (100 мл) 350-1000 мкг (плазмидной ДНК)

Этапы выделения ДНКРНК

1 Лизис клетокndash SDS гуанидин лизоцим и тд

2 Избавление от лишних примесей (белки липиды и тд)

ndash фенол хлороформ концентрированные соли

3 Преципитация ДНКndash осаждение (этанол изопропанол)

ndash преципитация на сорбент (glass milk колонки)

4 Растворение ДНК

Выделение ДНК

Выделение ДНК

Оценка качества и количества ДНК

bull Электрофорез

bull Спектрофотометрия

bull Флуорометрия

элетрофорезспектрофотометрия

Сmicrogml] = А260 x KK (dsDNA) = 50K (ssDNA) = 37K (ssRNA) = 40

А260 А280 = 18-19 ndash чистая ДНК

Севенирование ДНК- прочтение последовательности

Классические методыbull Максам-Гилберт (химическое)

bull Сэнгер (энзиматическое)

Библиотеки ДНК

- большое число молекул векторной ДНК со встроенными фрагментами чужеродной ДНК

Секвенирование (Максам-Гилберт)

Четыре группы химических реагентов разрезающих молекулу ДНК перед нуклеотидами

bull G

bull A или G

bull T или C

bull C

Секвенирование (Максам-Гилберт)

dNTP и ddNTP

Секвенирование (Сэнгер)

Сравнение секвенирования по Максаму-Гилберту и по Сэнгеру

Автоматическое секвенирование

Поиск мутаций с помощью секвенирования

Анализ полиморфизмов

Полногеномное секвенирование

1 Геном разбивается на небольшие перекрывающиеся фрагменты

2 Фрагменты секвенируются3 Сиквенсы собираются в итоговую последовательность

bull картированиеbull перекрывание

Полногеномное секвенированиеподход основанный на картировании

Полногеномное секвенированиеподход основанный на перекрывании

Проект laquoГеном человекаraquo1990-2003

Джеймс Уотсон и Крейг Вентер ndash первые люди с индивидуальными прочитанными геномами

Международный консорциум Celera Genomics

Метод Hierarchical shotgun Whole-genome shotgun

Планируемые сроки 1990 ndash 2005 1998 ndash раньше гос проекта

Планируемый бюджет 3 млрд $ 300 млн $

Доступность результатов

Полностью доступны Полностью запатентованы

laquoГеном человекаraquoГосударственный проект vs частная компания

laquoГеном человекаraquoГосударственный проект vs частная компания

1990 1995 2000 2003

3 500 000 000 $

laquoГеном человекаraquo

Стоимость секвенирования одного генома

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

ldquoSangerrdquo ldquoNGSrdquo

1 000 000 000 $

1 000 000 $

100 000 000 $

10 000 000 $

100 000 $

10 000 $

tSMS (True Single Molecule Sequencing)Helicos

SMRT sequencing (Single-Molecule Real-Time sequencing)Pacific Biosciences

Полимеразная цепная реакция (ПЦР)

1983 г Кэри Муллис

ndash метод позволяющий избирательно синтезировать большие количества

определённых фрагментов ДНК

bull laquoПолимеразнаяraquo - используется фермент ДНК-полимеразаbull laquoЦепнаяraquo - состоит из повторяющихся циклов количество ДНК с каждым циклом увеличивается в геометрической прогрессии

Компоненты ПЦР

Праймеры Определяют амплифицируемый участок

dNTP laquoСтроительный материалraquo

KClМоновалентные катион необходим для оптимальной гибридизации праймеров

Tris Поддержание оптимального для ферментативной реакции рН

MgCl2 Бивалентный катион необходим для работы фермента

Полимераза Осуществляет синтез ДНК

Матрица Анализируемый образец ДНК

Буф

ер

Этапы ПЦРПредварительная денатурация

~950C 1-10 мин

25-50 циклов

Денатурация ~950C 10-60 сек

Отжиг 50-700C 10-60 сек

Элонгация 68-720C 10-180 сек

Финальная элонгация

68-720C 7-10 мин

Полимераза

5`-3` полимеразная активность

Полимераза Процессивность Активности

Taq

(Thermus aquaticus)3-5 тпн

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

Pfu

(Pyrococcus furiosus)1-2 тпн

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

3rarr5 экзонуклеазная

Tth

(Thermus thermophilus)

3-5 тпн

(800 пн для

ревертазной активности)

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

5rarr3 ревертазная

Pwo

(Pyrococcus woesei)3 тпн

5rarr3 полимеразная

3rarr5 экзонуклеазная

Полимераза

5`-3` экзонуклеазная активность

3`-5` экзонуклеазная активность

Стадии ПЦР

Амплификаторы

Термостатированиеbull твёрдый термоблок (элемент Пельтье)bull жидкостьbull поток воздуха

Клонирование ДНК и кДНК

ДНК-дактилоскопия

Сайт-специфический мутагенез

ПЦР для клонирования в вектор

Аллель-специфичная ПЦР- анализ точечных полиморфизмов

Асимметричная ПЦР- наработка одноцепочечного продукта

Инвертированная ПЦР- исследование фланкирующих областей

Вложенная ПЦР- уменьшение числа побочных продуктов реакции

ПЦР в реальном времени

bull одновременная амплификация и измерение количества продукта

bull наличие флюоресцентного красителя в смеси

bull наличие оптического блока в амплификаторе

Системы детекции

1 Неспецифичные

ndash интеркалирующие красители (SYBR Green и др)

2 Специфичные

ndash линейные разрушаемые пробы (TaqMan)

ndash laquoмолекулярные маячкиraquo (beacons)

ndash примыкающие пробы

SYBR Green

Линейные разрушаемые пробы(TaqMan = Taq-polymerase + Pac-Man)

laquoМолекулярные маячкиraquo(molecular beacons)

Примыкающие пробы

Флюорофоры и гасители флюоресценции

Представление результатов ПЦР в реальном времени

линейный lg

Денатурация

Плавление после ПЦР

обратная производная

Плавление после ПЦР

Количественная ПЦР

bull Подсчёт числа копий генов

bull Анализ представленности транскриптов

bull Оценка инфекционной нагрузки

Количественная ПЦР

серия 10-кратных разведений

threshold ndash пороговая флюоресценцияCt ndash пороговый цикл

Преимущества ПЦР в реальном времениbull Отсутствие этапа электрофореза

bull Снижение риска контаминации

bull Возможность контролировать амплификацию на каждом цикле

bull Количественная оценка исходной матрицы

bull Более высокая специфичность и чувствительность

bull Реактивы не намного дороже обычной ПЦР

Недостатки ПЦР в реальном времениbull Трудности с мультиплексной ПЦР

bull Сложнее оптимизация

bull Высокая стоимость оборудования

1 Научные исследования

ndash амплификация ДНК для гибридизации (блоттинг микрочипы)

ndash амплификация ДНК для секвенирования

ndash клонирование геномной ДНК кДНК

ndash филогенетическое сравнение геномов

ndash генетическое картирование

ndash анализ уровня транскрипции

Применение ПЦР

2 Медицина

ndash генетическое тестирование

ndash типирование тканей (для трансплантации)

ndash тестирование мутаций в онкогенах

ndash диагностика инфекций

3 Судебная медицина

ndash ДНК-дактилоскопия

ndash установление родства

4 Анализ пищевых продуктов детекция ГМО

Применение ПЦР

Применение ПЦР

Залог успеха ПЦР

bull высокая процессивность

bull высокая чувствительность

bull высокая специфичность

bull низкая стоимость быстрота

Получение информации

bull анализ уровня транскрипции

bull ДНК-диагностика

bull генотипирование

Получение материи

bull клонирование ДНК

bull мутагенез

bull секвенирование

Гибридизация нуклеиновых кислот

bull Анализируемая ДНК

bull Зонд

bull Система детекции

Southern blot rarr DNA-microarray

Микрочипы (microarrays)

Affymetrix GeneChip

Гибридизация на микрочипе

1 Получение одноцепочечных меченных молекул ДНК исследуемого образца (ПЦР ОТ-ПЦР)

2 Гибридизация3 Отмывка несвязавшейся ДНК4 Считывание флюоресценции

Микрочип на 40000 проб

Применение микрочипов

bull Анализ экспрессии

bull Сравнительная гибридизация геномов

bull Идентификация организма

bull Анализ полиморфизмов

bull Иммунопреципитация хроматина на чипе

bull Анализ альтернативного сплайсинга

bull Анализ перестроек

Экспрессионный профиль

Сравнение экспрессии

Сравнение экспрессии

Сравнительная гибридизация геномов

Иммунопреципитация хроматина на чипе- для поиска участков связывания белков с ДНК

Химический синтез олигонуклеотидов

Спасибо за внимание

Page 4: Biotech 2011-10-methods

1985 Мюллис изобретает полимеразную цепную реакцию (ПЦР)

1987Капеччи и Смитис разрабатываю технологию генных модификаций у мышей с использованием эмбриональных стволовых клеток

1989 Филдс и Сонг разрабатывают двугибридную систему дрожжей

1990 Липман создаёт алгоритм поиска гомологичных последовательностей - BLAST

1991 Худ и Хаикепиллер разрабатывают первый автоматический секвенатор

1995 Секвенирован первый геном (бактерия Haemophilus influenzae)

1996 Секвенирован геном дрожжей Saccharomyces cerevisiae

1996-1997 Разработаны первые ДНК-микрочипы

1997 Клонирована овечка Долли

1998 Секвенирован геном червя Caenorhabditis elegans

2001 Готов черновой вариант генома человека

2003 Секвенирован геном человека

2010 В лаборатории Вентера создана первая живая синтетическая клетка

Основные вехи в развитии методов работы с ДНК

Методики работы с ДНК

1 Выделение

2 Электрофорез

3 Рестрикция

4 Лигирование

5 Гибридизация

6 Полимеразная цепная реакция

7 Секвенирование

8 ДНК-микрочипы

Выход ДНК из разных источников

Цельная кровь (1 мл) 20-50 мкг

Лейкоциты (из 1 мл цельной крови) 50-200 мкг

Сыворотка плазма крови (05 мл) 03-3 мкг

Сухая кровь (пятно 05-1 см) 004-07 мкг

Слюна (1 мл) 5-15 мкг

Буккальный эпителий (1 мг) 1-10 мкг

Кости зубы (500 мг) 30-50 мкг

Косный мозг 100-500 мкг

Волосяные фолликулы 01-02 мкг

Бактериальная культура (100 мл) 350-1000 мкг (плазмидной ДНК)

Этапы выделения ДНКРНК

1 Лизис клетокndash SDS гуанидин лизоцим и тд

2 Избавление от лишних примесей (белки липиды и тд)

ndash фенол хлороформ концентрированные соли

3 Преципитация ДНКndash осаждение (этанол изопропанол)

ndash преципитация на сорбент (glass milk колонки)

4 Растворение ДНК

Выделение ДНК

Выделение ДНК

Оценка качества и количества ДНК

bull Электрофорез

bull Спектрофотометрия

bull Флуорометрия

элетрофорезспектрофотометрия

Сmicrogml] = А260 x KK (dsDNA) = 50K (ssDNA) = 37K (ssRNA) = 40

А260 А280 = 18-19 ndash чистая ДНК

Севенирование ДНК- прочтение последовательности

Классические методыbull Максам-Гилберт (химическое)

bull Сэнгер (энзиматическое)

Библиотеки ДНК

- большое число молекул векторной ДНК со встроенными фрагментами чужеродной ДНК

Секвенирование (Максам-Гилберт)

Четыре группы химических реагентов разрезающих молекулу ДНК перед нуклеотидами

bull G

bull A или G

bull T или C

bull C

Секвенирование (Максам-Гилберт)

dNTP и ddNTP

Секвенирование (Сэнгер)

Сравнение секвенирования по Максаму-Гилберту и по Сэнгеру

Автоматическое секвенирование

Поиск мутаций с помощью секвенирования

Анализ полиморфизмов

Полногеномное секвенирование

1 Геном разбивается на небольшие перекрывающиеся фрагменты

2 Фрагменты секвенируются3 Сиквенсы собираются в итоговую последовательность

bull картированиеbull перекрывание

Полногеномное секвенированиеподход основанный на картировании

Полногеномное секвенированиеподход основанный на перекрывании

Проект laquoГеном человекаraquo1990-2003

Джеймс Уотсон и Крейг Вентер ndash первые люди с индивидуальными прочитанными геномами

Международный консорциум Celera Genomics

Метод Hierarchical shotgun Whole-genome shotgun

Планируемые сроки 1990 ndash 2005 1998 ndash раньше гос проекта

Планируемый бюджет 3 млрд $ 300 млн $

Доступность результатов

Полностью доступны Полностью запатентованы

laquoГеном человекаraquoГосударственный проект vs частная компания

laquoГеном человекаraquoГосударственный проект vs частная компания

1990 1995 2000 2003

3 500 000 000 $

laquoГеном человекаraquo

Стоимость секвенирования одного генома

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

ldquoSangerrdquo ldquoNGSrdquo

1 000 000 000 $

1 000 000 $

100 000 000 $

10 000 000 $

100 000 $

10 000 $

tSMS (True Single Molecule Sequencing)Helicos

SMRT sequencing (Single-Molecule Real-Time sequencing)Pacific Biosciences

Полимеразная цепная реакция (ПЦР)

1983 г Кэри Муллис

ndash метод позволяющий избирательно синтезировать большие количества

определённых фрагментов ДНК

bull laquoПолимеразнаяraquo - используется фермент ДНК-полимеразаbull laquoЦепнаяraquo - состоит из повторяющихся циклов количество ДНК с каждым циклом увеличивается в геометрической прогрессии

Компоненты ПЦР

Праймеры Определяют амплифицируемый участок

dNTP laquoСтроительный материалraquo

KClМоновалентные катион необходим для оптимальной гибридизации праймеров

Tris Поддержание оптимального для ферментативной реакции рН

MgCl2 Бивалентный катион необходим для работы фермента

Полимераза Осуществляет синтез ДНК

Матрица Анализируемый образец ДНК

Буф

ер

Этапы ПЦРПредварительная денатурация

~950C 1-10 мин

25-50 циклов

Денатурация ~950C 10-60 сек

Отжиг 50-700C 10-60 сек

Элонгация 68-720C 10-180 сек

Финальная элонгация

68-720C 7-10 мин

Полимераза

5`-3` полимеразная активность

Полимераза Процессивность Активности

Taq

(Thermus aquaticus)3-5 тпн

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

Pfu

(Pyrococcus furiosus)1-2 тпн

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

3rarr5 экзонуклеазная

Tth

(Thermus thermophilus)

3-5 тпн

(800 пн для

ревертазной активности)

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

5rarr3 ревертазная

Pwo

(Pyrococcus woesei)3 тпн

5rarr3 полимеразная

3rarr5 экзонуклеазная

Полимераза

5`-3` экзонуклеазная активность

3`-5` экзонуклеазная активность

Стадии ПЦР

Амплификаторы

Термостатированиеbull твёрдый термоблок (элемент Пельтье)bull жидкостьbull поток воздуха

Клонирование ДНК и кДНК

ДНК-дактилоскопия

Сайт-специфический мутагенез

ПЦР для клонирования в вектор

Аллель-специфичная ПЦР- анализ точечных полиморфизмов

Асимметричная ПЦР- наработка одноцепочечного продукта

Инвертированная ПЦР- исследование фланкирующих областей

Вложенная ПЦР- уменьшение числа побочных продуктов реакции

ПЦР в реальном времени

bull одновременная амплификация и измерение количества продукта

bull наличие флюоресцентного красителя в смеси

bull наличие оптического блока в амплификаторе

Системы детекции

1 Неспецифичные

ndash интеркалирующие красители (SYBR Green и др)

2 Специфичные

ndash линейные разрушаемые пробы (TaqMan)

ndash laquoмолекулярные маячкиraquo (beacons)

ndash примыкающие пробы

SYBR Green

Линейные разрушаемые пробы(TaqMan = Taq-polymerase + Pac-Man)

laquoМолекулярные маячкиraquo(molecular beacons)

Примыкающие пробы

Флюорофоры и гасители флюоресценции

Представление результатов ПЦР в реальном времени

линейный lg

Денатурация

Плавление после ПЦР

обратная производная

Плавление после ПЦР

Количественная ПЦР

bull Подсчёт числа копий генов

bull Анализ представленности транскриптов

bull Оценка инфекционной нагрузки

Количественная ПЦР

серия 10-кратных разведений

threshold ndash пороговая флюоресценцияCt ndash пороговый цикл

Преимущества ПЦР в реальном времениbull Отсутствие этапа электрофореза

bull Снижение риска контаминации

bull Возможность контролировать амплификацию на каждом цикле

bull Количественная оценка исходной матрицы

bull Более высокая специфичность и чувствительность

bull Реактивы не намного дороже обычной ПЦР

Недостатки ПЦР в реальном времениbull Трудности с мультиплексной ПЦР

bull Сложнее оптимизация

bull Высокая стоимость оборудования

1 Научные исследования

ndash амплификация ДНК для гибридизации (блоттинг микрочипы)

ndash амплификация ДНК для секвенирования

ndash клонирование геномной ДНК кДНК

ndash филогенетическое сравнение геномов

ndash генетическое картирование

ndash анализ уровня транскрипции

Применение ПЦР

2 Медицина

ndash генетическое тестирование

ndash типирование тканей (для трансплантации)

ndash тестирование мутаций в онкогенах

ndash диагностика инфекций

3 Судебная медицина

ndash ДНК-дактилоскопия

ndash установление родства

4 Анализ пищевых продуктов детекция ГМО

Применение ПЦР

Применение ПЦР

Залог успеха ПЦР

bull высокая процессивность

bull высокая чувствительность

bull высокая специфичность

bull низкая стоимость быстрота

Получение информации

bull анализ уровня транскрипции

bull ДНК-диагностика

bull генотипирование

Получение материи

bull клонирование ДНК

bull мутагенез

bull секвенирование

Гибридизация нуклеиновых кислот

bull Анализируемая ДНК

bull Зонд

bull Система детекции

Southern blot rarr DNA-microarray

Микрочипы (microarrays)

Affymetrix GeneChip

Гибридизация на микрочипе

1 Получение одноцепочечных меченных молекул ДНК исследуемого образца (ПЦР ОТ-ПЦР)

2 Гибридизация3 Отмывка несвязавшейся ДНК4 Считывание флюоресценции

Микрочип на 40000 проб

Применение микрочипов

bull Анализ экспрессии

bull Сравнительная гибридизация геномов

bull Идентификация организма

bull Анализ полиморфизмов

bull Иммунопреципитация хроматина на чипе

bull Анализ альтернативного сплайсинга

bull Анализ перестроек

Экспрессионный профиль

Сравнение экспрессии

Сравнение экспрессии

Сравнительная гибридизация геномов

Иммунопреципитация хроматина на чипе- для поиска участков связывания белков с ДНК

Химический синтез олигонуклеотидов

Спасибо за внимание

Page 5: Biotech 2011-10-methods

Методики работы с ДНК

1 Выделение

2 Электрофорез

3 Рестрикция

4 Лигирование

5 Гибридизация

6 Полимеразная цепная реакция

7 Секвенирование

8 ДНК-микрочипы

Выход ДНК из разных источников

Цельная кровь (1 мл) 20-50 мкг

Лейкоциты (из 1 мл цельной крови) 50-200 мкг

Сыворотка плазма крови (05 мл) 03-3 мкг

Сухая кровь (пятно 05-1 см) 004-07 мкг

Слюна (1 мл) 5-15 мкг

Буккальный эпителий (1 мг) 1-10 мкг

Кости зубы (500 мг) 30-50 мкг

Косный мозг 100-500 мкг

Волосяные фолликулы 01-02 мкг

Бактериальная культура (100 мл) 350-1000 мкг (плазмидной ДНК)

Этапы выделения ДНКРНК

1 Лизис клетокndash SDS гуанидин лизоцим и тд

2 Избавление от лишних примесей (белки липиды и тд)

ndash фенол хлороформ концентрированные соли

3 Преципитация ДНКndash осаждение (этанол изопропанол)

ndash преципитация на сорбент (glass milk колонки)

4 Растворение ДНК

Выделение ДНК

Выделение ДНК

Оценка качества и количества ДНК

bull Электрофорез

bull Спектрофотометрия

bull Флуорометрия

элетрофорезспектрофотометрия

Сmicrogml] = А260 x KK (dsDNA) = 50K (ssDNA) = 37K (ssRNA) = 40

А260 А280 = 18-19 ndash чистая ДНК

Севенирование ДНК- прочтение последовательности

Классические методыbull Максам-Гилберт (химическое)

bull Сэнгер (энзиматическое)

Библиотеки ДНК

- большое число молекул векторной ДНК со встроенными фрагментами чужеродной ДНК

Секвенирование (Максам-Гилберт)

Четыре группы химических реагентов разрезающих молекулу ДНК перед нуклеотидами

bull G

bull A или G

bull T или C

bull C

Секвенирование (Максам-Гилберт)

dNTP и ddNTP

Секвенирование (Сэнгер)

Сравнение секвенирования по Максаму-Гилберту и по Сэнгеру

Автоматическое секвенирование

Поиск мутаций с помощью секвенирования

Анализ полиморфизмов

Полногеномное секвенирование

1 Геном разбивается на небольшие перекрывающиеся фрагменты

2 Фрагменты секвенируются3 Сиквенсы собираются в итоговую последовательность

bull картированиеbull перекрывание

Полногеномное секвенированиеподход основанный на картировании

Полногеномное секвенированиеподход основанный на перекрывании

Проект laquoГеном человекаraquo1990-2003

Джеймс Уотсон и Крейг Вентер ndash первые люди с индивидуальными прочитанными геномами

Международный консорциум Celera Genomics

Метод Hierarchical shotgun Whole-genome shotgun

Планируемые сроки 1990 ndash 2005 1998 ndash раньше гос проекта

Планируемый бюджет 3 млрд $ 300 млн $

Доступность результатов

Полностью доступны Полностью запатентованы

laquoГеном человекаraquoГосударственный проект vs частная компания

laquoГеном человекаraquoГосударственный проект vs частная компания

1990 1995 2000 2003

3 500 000 000 $

laquoГеном человекаraquo

Стоимость секвенирования одного генома

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

ldquoSangerrdquo ldquoNGSrdquo

1 000 000 000 $

1 000 000 $

100 000 000 $

10 000 000 $

100 000 $

10 000 $

tSMS (True Single Molecule Sequencing)Helicos

SMRT sequencing (Single-Molecule Real-Time sequencing)Pacific Biosciences

Полимеразная цепная реакция (ПЦР)

1983 г Кэри Муллис

ndash метод позволяющий избирательно синтезировать большие количества

определённых фрагментов ДНК

bull laquoПолимеразнаяraquo - используется фермент ДНК-полимеразаbull laquoЦепнаяraquo - состоит из повторяющихся циклов количество ДНК с каждым циклом увеличивается в геометрической прогрессии

Компоненты ПЦР

Праймеры Определяют амплифицируемый участок

dNTP laquoСтроительный материалraquo

KClМоновалентные катион необходим для оптимальной гибридизации праймеров

Tris Поддержание оптимального для ферментативной реакции рН

MgCl2 Бивалентный катион необходим для работы фермента

Полимераза Осуществляет синтез ДНК

Матрица Анализируемый образец ДНК

Буф

ер

Этапы ПЦРПредварительная денатурация

~950C 1-10 мин

25-50 циклов

Денатурация ~950C 10-60 сек

Отжиг 50-700C 10-60 сек

Элонгация 68-720C 10-180 сек

Финальная элонгация

68-720C 7-10 мин

Полимераза

5`-3` полимеразная активность

Полимераза Процессивность Активности

Taq

(Thermus aquaticus)3-5 тпн

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

Pfu

(Pyrococcus furiosus)1-2 тпн

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

3rarr5 экзонуклеазная

Tth

(Thermus thermophilus)

3-5 тпн

(800 пн для

ревертазной активности)

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

5rarr3 ревертазная

Pwo

(Pyrococcus woesei)3 тпн

5rarr3 полимеразная

3rarr5 экзонуклеазная

Полимераза

5`-3` экзонуклеазная активность

3`-5` экзонуклеазная активность

Стадии ПЦР

Амплификаторы

Термостатированиеbull твёрдый термоблок (элемент Пельтье)bull жидкостьbull поток воздуха

Клонирование ДНК и кДНК

ДНК-дактилоскопия

Сайт-специфический мутагенез

ПЦР для клонирования в вектор

Аллель-специфичная ПЦР- анализ точечных полиморфизмов

Асимметричная ПЦР- наработка одноцепочечного продукта

Инвертированная ПЦР- исследование фланкирующих областей

Вложенная ПЦР- уменьшение числа побочных продуктов реакции

ПЦР в реальном времени

bull одновременная амплификация и измерение количества продукта

bull наличие флюоресцентного красителя в смеси

bull наличие оптического блока в амплификаторе

Системы детекции

1 Неспецифичные

ndash интеркалирующие красители (SYBR Green и др)

2 Специфичные

ndash линейные разрушаемые пробы (TaqMan)

ndash laquoмолекулярные маячкиraquo (beacons)

ndash примыкающие пробы

SYBR Green

Линейные разрушаемые пробы(TaqMan = Taq-polymerase + Pac-Man)

laquoМолекулярные маячкиraquo(molecular beacons)

Примыкающие пробы

Флюорофоры и гасители флюоресценции

Представление результатов ПЦР в реальном времени

линейный lg

Денатурация

Плавление после ПЦР

обратная производная

Плавление после ПЦР

Количественная ПЦР

bull Подсчёт числа копий генов

bull Анализ представленности транскриптов

bull Оценка инфекционной нагрузки

Количественная ПЦР

серия 10-кратных разведений

threshold ndash пороговая флюоресценцияCt ndash пороговый цикл

Преимущества ПЦР в реальном времениbull Отсутствие этапа электрофореза

bull Снижение риска контаминации

bull Возможность контролировать амплификацию на каждом цикле

bull Количественная оценка исходной матрицы

bull Более высокая специфичность и чувствительность

bull Реактивы не намного дороже обычной ПЦР

Недостатки ПЦР в реальном времениbull Трудности с мультиплексной ПЦР

bull Сложнее оптимизация

bull Высокая стоимость оборудования

1 Научные исследования

ndash амплификация ДНК для гибридизации (блоттинг микрочипы)

ndash амплификация ДНК для секвенирования

ndash клонирование геномной ДНК кДНК

ndash филогенетическое сравнение геномов

ndash генетическое картирование

ndash анализ уровня транскрипции

Применение ПЦР

2 Медицина

ndash генетическое тестирование

ndash типирование тканей (для трансплантации)

ndash тестирование мутаций в онкогенах

ndash диагностика инфекций

3 Судебная медицина

ndash ДНК-дактилоскопия

ndash установление родства

4 Анализ пищевых продуктов детекция ГМО

Применение ПЦР

Применение ПЦР

Залог успеха ПЦР

bull высокая процессивность

bull высокая чувствительность

bull высокая специфичность

bull низкая стоимость быстрота

Получение информации

bull анализ уровня транскрипции

bull ДНК-диагностика

bull генотипирование

Получение материи

bull клонирование ДНК

bull мутагенез

bull секвенирование

Гибридизация нуклеиновых кислот

bull Анализируемая ДНК

bull Зонд

bull Система детекции

Southern blot rarr DNA-microarray

Микрочипы (microarrays)

Affymetrix GeneChip

Гибридизация на микрочипе

1 Получение одноцепочечных меченных молекул ДНК исследуемого образца (ПЦР ОТ-ПЦР)

2 Гибридизация3 Отмывка несвязавшейся ДНК4 Считывание флюоресценции

Микрочип на 40000 проб

Применение микрочипов

bull Анализ экспрессии

bull Сравнительная гибридизация геномов

bull Идентификация организма

bull Анализ полиморфизмов

bull Иммунопреципитация хроматина на чипе

bull Анализ альтернативного сплайсинга

bull Анализ перестроек

Экспрессионный профиль

Сравнение экспрессии

Сравнение экспрессии

Сравнительная гибридизация геномов

Иммунопреципитация хроматина на чипе- для поиска участков связывания белков с ДНК

Химический синтез олигонуклеотидов

Спасибо за внимание

Page 6: Biotech 2011-10-methods

Выход ДНК из разных источников

Цельная кровь (1 мл) 20-50 мкг

Лейкоциты (из 1 мл цельной крови) 50-200 мкг

Сыворотка плазма крови (05 мл) 03-3 мкг

Сухая кровь (пятно 05-1 см) 004-07 мкг

Слюна (1 мл) 5-15 мкг

Буккальный эпителий (1 мг) 1-10 мкг

Кости зубы (500 мг) 30-50 мкг

Косный мозг 100-500 мкг

Волосяные фолликулы 01-02 мкг

Бактериальная культура (100 мл) 350-1000 мкг (плазмидной ДНК)

Этапы выделения ДНКРНК

1 Лизис клетокndash SDS гуанидин лизоцим и тд

2 Избавление от лишних примесей (белки липиды и тд)

ndash фенол хлороформ концентрированные соли

3 Преципитация ДНКndash осаждение (этанол изопропанол)

ndash преципитация на сорбент (glass milk колонки)

4 Растворение ДНК

Выделение ДНК

Выделение ДНК

Оценка качества и количества ДНК

bull Электрофорез

bull Спектрофотометрия

bull Флуорометрия

элетрофорезспектрофотометрия

Сmicrogml] = А260 x KK (dsDNA) = 50K (ssDNA) = 37K (ssRNA) = 40

А260 А280 = 18-19 ndash чистая ДНК

Севенирование ДНК- прочтение последовательности

Классические методыbull Максам-Гилберт (химическое)

bull Сэнгер (энзиматическое)

Библиотеки ДНК

- большое число молекул векторной ДНК со встроенными фрагментами чужеродной ДНК

Секвенирование (Максам-Гилберт)

Четыре группы химических реагентов разрезающих молекулу ДНК перед нуклеотидами

bull G

bull A или G

bull T или C

bull C

Секвенирование (Максам-Гилберт)

dNTP и ddNTP

Секвенирование (Сэнгер)

Сравнение секвенирования по Максаму-Гилберту и по Сэнгеру

Автоматическое секвенирование

Поиск мутаций с помощью секвенирования

Анализ полиморфизмов

Полногеномное секвенирование

1 Геном разбивается на небольшие перекрывающиеся фрагменты

2 Фрагменты секвенируются3 Сиквенсы собираются в итоговую последовательность

bull картированиеbull перекрывание

Полногеномное секвенированиеподход основанный на картировании

Полногеномное секвенированиеподход основанный на перекрывании

Проект laquoГеном человекаraquo1990-2003

Джеймс Уотсон и Крейг Вентер ndash первые люди с индивидуальными прочитанными геномами

Международный консорциум Celera Genomics

Метод Hierarchical shotgun Whole-genome shotgun

Планируемые сроки 1990 ndash 2005 1998 ndash раньше гос проекта

Планируемый бюджет 3 млрд $ 300 млн $

Доступность результатов

Полностью доступны Полностью запатентованы

laquoГеном человекаraquoГосударственный проект vs частная компания

laquoГеном человекаraquoГосударственный проект vs частная компания

1990 1995 2000 2003

3 500 000 000 $

laquoГеном человекаraquo

Стоимость секвенирования одного генома

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

ldquoSangerrdquo ldquoNGSrdquo

1 000 000 000 $

1 000 000 $

100 000 000 $

10 000 000 $

100 000 $

10 000 $

tSMS (True Single Molecule Sequencing)Helicos

SMRT sequencing (Single-Molecule Real-Time sequencing)Pacific Biosciences

Полимеразная цепная реакция (ПЦР)

1983 г Кэри Муллис

ndash метод позволяющий избирательно синтезировать большие количества

определённых фрагментов ДНК

bull laquoПолимеразнаяraquo - используется фермент ДНК-полимеразаbull laquoЦепнаяraquo - состоит из повторяющихся циклов количество ДНК с каждым циклом увеличивается в геометрической прогрессии

Компоненты ПЦР

Праймеры Определяют амплифицируемый участок

dNTP laquoСтроительный материалraquo

KClМоновалентные катион необходим для оптимальной гибридизации праймеров

Tris Поддержание оптимального для ферментативной реакции рН

MgCl2 Бивалентный катион необходим для работы фермента

Полимераза Осуществляет синтез ДНК

Матрица Анализируемый образец ДНК

Буф

ер

Этапы ПЦРПредварительная денатурация

~950C 1-10 мин

25-50 циклов

Денатурация ~950C 10-60 сек

Отжиг 50-700C 10-60 сек

Элонгация 68-720C 10-180 сек

Финальная элонгация

68-720C 7-10 мин

Полимераза

5`-3` полимеразная активность

Полимераза Процессивность Активности

Taq

(Thermus aquaticus)3-5 тпн

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

Pfu

(Pyrococcus furiosus)1-2 тпн

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

3rarr5 экзонуклеазная

Tth

(Thermus thermophilus)

3-5 тпн

(800 пн для

ревертазной активности)

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

5rarr3 ревертазная

Pwo

(Pyrococcus woesei)3 тпн

5rarr3 полимеразная

3rarr5 экзонуклеазная

Полимераза

5`-3` экзонуклеазная активность

3`-5` экзонуклеазная активность

Стадии ПЦР

Амплификаторы

Термостатированиеbull твёрдый термоблок (элемент Пельтье)bull жидкостьbull поток воздуха

Клонирование ДНК и кДНК

ДНК-дактилоскопия

Сайт-специфический мутагенез

ПЦР для клонирования в вектор

Аллель-специфичная ПЦР- анализ точечных полиморфизмов

Асимметричная ПЦР- наработка одноцепочечного продукта

Инвертированная ПЦР- исследование фланкирующих областей

Вложенная ПЦР- уменьшение числа побочных продуктов реакции

ПЦР в реальном времени

bull одновременная амплификация и измерение количества продукта

bull наличие флюоресцентного красителя в смеси

bull наличие оптического блока в амплификаторе

Системы детекции

1 Неспецифичные

ndash интеркалирующие красители (SYBR Green и др)

2 Специфичные

ndash линейные разрушаемые пробы (TaqMan)

ndash laquoмолекулярные маячкиraquo (beacons)

ndash примыкающие пробы

SYBR Green

Линейные разрушаемые пробы(TaqMan = Taq-polymerase + Pac-Man)

laquoМолекулярные маячкиraquo(molecular beacons)

Примыкающие пробы

Флюорофоры и гасители флюоресценции

Представление результатов ПЦР в реальном времени

линейный lg

Денатурация

Плавление после ПЦР

обратная производная

Плавление после ПЦР

Количественная ПЦР

bull Подсчёт числа копий генов

bull Анализ представленности транскриптов

bull Оценка инфекционной нагрузки

Количественная ПЦР

серия 10-кратных разведений

threshold ndash пороговая флюоресценцияCt ndash пороговый цикл

Преимущества ПЦР в реальном времениbull Отсутствие этапа электрофореза

bull Снижение риска контаминации

bull Возможность контролировать амплификацию на каждом цикле

bull Количественная оценка исходной матрицы

bull Более высокая специфичность и чувствительность

bull Реактивы не намного дороже обычной ПЦР

Недостатки ПЦР в реальном времениbull Трудности с мультиплексной ПЦР

bull Сложнее оптимизация

bull Высокая стоимость оборудования

1 Научные исследования

ndash амплификация ДНК для гибридизации (блоттинг микрочипы)

ndash амплификация ДНК для секвенирования

ndash клонирование геномной ДНК кДНК

ndash филогенетическое сравнение геномов

ndash генетическое картирование

ndash анализ уровня транскрипции

Применение ПЦР

2 Медицина

ndash генетическое тестирование

ndash типирование тканей (для трансплантации)

ndash тестирование мутаций в онкогенах

ndash диагностика инфекций

3 Судебная медицина

ndash ДНК-дактилоскопия

ndash установление родства

4 Анализ пищевых продуктов детекция ГМО

Применение ПЦР

Применение ПЦР

Залог успеха ПЦР

bull высокая процессивность

bull высокая чувствительность

bull высокая специфичность

bull низкая стоимость быстрота

Получение информации

bull анализ уровня транскрипции

bull ДНК-диагностика

bull генотипирование

Получение материи

bull клонирование ДНК

bull мутагенез

bull секвенирование

Гибридизация нуклеиновых кислот

bull Анализируемая ДНК

bull Зонд

bull Система детекции

Southern blot rarr DNA-microarray

Микрочипы (microarrays)

Affymetrix GeneChip

Гибридизация на микрочипе

1 Получение одноцепочечных меченных молекул ДНК исследуемого образца (ПЦР ОТ-ПЦР)

2 Гибридизация3 Отмывка несвязавшейся ДНК4 Считывание флюоресценции

Микрочип на 40000 проб

Применение микрочипов

bull Анализ экспрессии

bull Сравнительная гибридизация геномов

bull Идентификация организма

bull Анализ полиморфизмов

bull Иммунопреципитация хроматина на чипе

bull Анализ альтернативного сплайсинга

bull Анализ перестроек

Экспрессионный профиль

Сравнение экспрессии

Сравнение экспрессии

Сравнительная гибридизация геномов

Иммунопреципитация хроматина на чипе- для поиска участков связывания белков с ДНК

Химический синтез олигонуклеотидов

Спасибо за внимание

Page 7: Biotech 2011-10-methods

Этапы выделения ДНКРНК

1 Лизис клетокndash SDS гуанидин лизоцим и тд

2 Избавление от лишних примесей (белки липиды и тд)

ndash фенол хлороформ концентрированные соли

3 Преципитация ДНКndash осаждение (этанол изопропанол)

ndash преципитация на сорбент (glass milk колонки)

4 Растворение ДНК

Выделение ДНК

Выделение ДНК

Оценка качества и количества ДНК

bull Электрофорез

bull Спектрофотометрия

bull Флуорометрия

элетрофорезспектрофотометрия

Сmicrogml] = А260 x KK (dsDNA) = 50K (ssDNA) = 37K (ssRNA) = 40

А260 А280 = 18-19 ndash чистая ДНК

Севенирование ДНК- прочтение последовательности

Классические методыbull Максам-Гилберт (химическое)

bull Сэнгер (энзиматическое)

Библиотеки ДНК

- большое число молекул векторной ДНК со встроенными фрагментами чужеродной ДНК

Секвенирование (Максам-Гилберт)

Четыре группы химических реагентов разрезающих молекулу ДНК перед нуклеотидами

bull G

bull A или G

bull T или C

bull C

Секвенирование (Максам-Гилберт)

dNTP и ddNTP

Секвенирование (Сэнгер)

Сравнение секвенирования по Максаму-Гилберту и по Сэнгеру

Автоматическое секвенирование

Поиск мутаций с помощью секвенирования

Анализ полиморфизмов

Полногеномное секвенирование

1 Геном разбивается на небольшие перекрывающиеся фрагменты

2 Фрагменты секвенируются3 Сиквенсы собираются в итоговую последовательность

bull картированиеbull перекрывание

Полногеномное секвенированиеподход основанный на картировании

Полногеномное секвенированиеподход основанный на перекрывании

Проект laquoГеном человекаraquo1990-2003

Джеймс Уотсон и Крейг Вентер ndash первые люди с индивидуальными прочитанными геномами

Международный консорциум Celera Genomics

Метод Hierarchical shotgun Whole-genome shotgun

Планируемые сроки 1990 ndash 2005 1998 ndash раньше гос проекта

Планируемый бюджет 3 млрд $ 300 млн $

Доступность результатов

Полностью доступны Полностью запатентованы

laquoГеном человекаraquoГосударственный проект vs частная компания

laquoГеном человекаraquoГосударственный проект vs частная компания

1990 1995 2000 2003

3 500 000 000 $

laquoГеном человекаraquo

Стоимость секвенирования одного генома

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

ldquoSangerrdquo ldquoNGSrdquo

1 000 000 000 $

1 000 000 $

100 000 000 $

10 000 000 $

100 000 $

10 000 $

tSMS (True Single Molecule Sequencing)Helicos

SMRT sequencing (Single-Molecule Real-Time sequencing)Pacific Biosciences

Полимеразная цепная реакция (ПЦР)

1983 г Кэри Муллис

ndash метод позволяющий избирательно синтезировать большие количества

определённых фрагментов ДНК

bull laquoПолимеразнаяraquo - используется фермент ДНК-полимеразаbull laquoЦепнаяraquo - состоит из повторяющихся циклов количество ДНК с каждым циклом увеличивается в геометрической прогрессии

Компоненты ПЦР

Праймеры Определяют амплифицируемый участок

dNTP laquoСтроительный материалraquo

KClМоновалентные катион необходим для оптимальной гибридизации праймеров

Tris Поддержание оптимального для ферментативной реакции рН

MgCl2 Бивалентный катион необходим для работы фермента

Полимераза Осуществляет синтез ДНК

Матрица Анализируемый образец ДНК

Буф

ер

Этапы ПЦРПредварительная денатурация

~950C 1-10 мин

25-50 циклов

Денатурация ~950C 10-60 сек

Отжиг 50-700C 10-60 сек

Элонгация 68-720C 10-180 сек

Финальная элонгация

68-720C 7-10 мин

Полимераза

5`-3` полимеразная активность

Полимераза Процессивность Активности

Taq

(Thermus aquaticus)3-5 тпн

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

Pfu

(Pyrococcus furiosus)1-2 тпн

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

3rarr5 экзонуклеазная

Tth

(Thermus thermophilus)

3-5 тпн

(800 пн для

ревертазной активности)

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

5rarr3 ревертазная

Pwo

(Pyrococcus woesei)3 тпн

5rarr3 полимеразная

3rarr5 экзонуклеазная

Полимераза

5`-3` экзонуклеазная активность

3`-5` экзонуклеазная активность

Стадии ПЦР

Амплификаторы

Термостатированиеbull твёрдый термоблок (элемент Пельтье)bull жидкостьbull поток воздуха

Клонирование ДНК и кДНК

ДНК-дактилоскопия

Сайт-специфический мутагенез

ПЦР для клонирования в вектор

Аллель-специфичная ПЦР- анализ точечных полиморфизмов

Асимметричная ПЦР- наработка одноцепочечного продукта

Инвертированная ПЦР- исследование фланкирующих областей

Вложенная ПЦР- уменьшение числа побочных продуктов реакции

ПЦР в реальном времени

bull одновременная амплификация и измерение количества продукта

bull наличие флюоресцентного красителя в смеси

bull наличие оптического блока в амплификаторе

Системы детекции

1 Неспецифичные

ndash интеркалирующие красители (SYBR Green и др)

2 Специфичные

ndash линейные разрушаемые пробы (TaqMan)

ndash laquoмолекулярные маячкиraquo (beacons)

ndash примыкающие пробы

SYBR Green

Линейные разрушаемые пробы(TaqMan = Taq-polymerase + Pac-Man)

laquoМолекулярные маячкиraquo(molecular beacons)

Примыкающие пробы

Флюорофоры и гасители флюоресценции

Представление результатов ПЦР в реальном времени

линейный lg

Денатурация

Плавление после ПЦР

обратная производная

Плавление после ПЦР

Количественная ПЦР

bull Подсчёт числа копий генов

bull Анализ представленности транскриптов

bull Оценка инфекционной нагрузки

Количественная ПЦР

серия 10-кратных разведений

threshold ndash пороговая флюоресценцияCt ndash пороговый цикл

Преимущества ПЦР в реальном времениbull Отсутствие этапа электрофореза

bull Снижение риска контаминации

bull Возможность контролировать амплификацию на каждом цикле

bull Количественная оценка исходной матрицы

bull Более высокая специфичность и чувствительность

bull Реактивы не намного дороже обычной ПЦР

Недостатки ПЦР в реальном времениbull Трудности с мультиплексной ПЦР

bull Сложнее оптимизация

bull Высокая стоимость оборудования

1 Научные исследования

ndash амплификация ДНК для гибридизации (блоттинг микрочипы)

ndash амплификация ДНК для секвенирования

ndash клонирование геномной ДНК кДНК

ndash филогенетическое сравнение геномов

ndash генетическое картирование

ndash анализ уровня транскрипции

Применение ПЦР

2 Медицина

ndash генетическое тестирование

ndash типирование тканей (для трансплантации)

ndash тестирование мутаций в онкогенах

ndash диагностика инфекций

3 Судебная медицина

ndash ДНК-дактилоскопия

ndash установление родства

4 Анализ пищевых продуктов детекция ГМО

Применение ПЦР

Применение ПЦР

Залог успеха ПЦР

bull высокая процессивность

bull высокая чувствительность

bull высокая специфичность

bull низкая стоимость быстрота

Получение информации

bull анализ уровня транскрипции

bull ДНК-диагностика

bull генотипирование

Получение материи

bull клонирование ДНК

bull мутагенез

bull секвенирование

Гибридизация нуклеиновых кислот

bull Анализируемая ДНК

bull Зонд

bull Система детекции

Southern blot rarr DNA-microarray

Микрочипы (microarrays)

Affymetrix GeneChip

Гибридизация на микрочипе

1 Получение одноцепочечных меченных молекул ДНК исследуемого образца (ПЦР ОТ-ПЦР)

2 Гибридизация3 Отмывка несвязавшейся ДНК4 Считывание флюоресценции

Микрочип на 40000 проб

Применение микрочипов

bull Анализ экспрессии

bull Сравнительная гибридизация геномов

bull Идентификация организма

bull Анализ полиморфизмов

bull Иммунопреципитация хроматина на чипе

bull Анализ альтернативного сплайсинга

bull Анализ перестроек

Экспрессионный профиль

Сравнение экспрессии

Сравнение экспрессии

Сравнительная гибридизация геномов

Иммунопреципитация хроматина на чипе- для поиска участков связывания белков с ДНК

Химический синтез олигонуклеотидов

Спасибо за внимание

Page 8: Biotech 2011-10-methods

Выделение ДНК

Выделение ДНК

Оценка качества и количества ДНК

bull Электрофорез

bull Спектрофотометрия

bull Флуорометрия

элетрофорезспектрофотометрия

Сmicrogml] = А260 x KK (dsDNA) = 50K (ssDNA) = 37K (ssRNA) = 40

А260 А280 = 18-19 ndash чистая ДНК

Севенирование ДНК- прочтение последовательности

Классические методыbull Максам-Гилберт (химическое)

bull Сэнгер (энзиматическое)

Библиотеки ДНК

- большое число молекул векторной ДНК со встроенными фрагментами чужеродной ДНК

Секвенирование (Максам-Гилберт)

Четыре группы химических реагентов разрезающих молекулу ДНК перед нуклеотидами

bull G

bull A или G

bull T или C

bull C

Секвенирование (Максам-Гилберт)

dNTP и ddNTP

Секвенирование (Сэнгер)

Сравнение секвенирования по Максаму-Гилберту и по Сэнгеру

Автоматическое секвенирование

Поиск мутаций с помощью секвенирования

Анализ полиморфизмов

Полногеномное секвенирование

1 Геном разбивается на небольшие перекрывающиеся фрагменты

2 Фрагменты секвенируются3 Сиквенсы собираются в итоговую последовательность

bull картированиеbull перекрывание

Полногеномное секвенированиеподход основанный на картировании

Полногеномное секвенированиеподход основанный на перекрывании

Проект laquoГеном человекаraquo1990-2003

Джеймс Уотсон и Крейг Вентер ndash первые люди с индивидуальными прочитанными геномами

Международный консорциум Celera Genomics

Метод Hierarchical shotgun Whole-genome shotgun

Планируемые сроки 1990 ndash 2005 1998 ndash раньше гос проекта

Планируемый бюджет 3 млрд $ 300 млн $

Доступность результатов

Полностью доступны Полностью запатентованы

laquoГеном человекаraquoГосударственный проект vs частная компания

laquoГеном человекаraquoГосударственный проект vs частная компания

1990 1995 2000 2003

3 500 000 000 $

laquoГеном человекаraquo

Стоимость секвенирования одного генома

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

ldquoSangerrdquo ldquoNGSrdquo

1 000 000 000 $

1 000 000 $

100 000 000 $

10 000 000 $

100 000 $

10 000 $

tSMS (True Single Molecule Sequencing)Helicos

SMRT sequencing (Single-Molecule Real-Time sequencing)Pacific Biosciences

Полимеразная цепная реакция (ПЦР)

1983 г Кэри Муллис

ndash метод позволяющий избирательно синтезировать большие количества

определённых фрагментов ДНК

bull laquoПолимеразнаяraquo - используется фермент ДНК-полимеразаbull laquoЦепнаяraquo - состоит из повторяющихся циклов количество ДНК с каждым циклом увеличивается в геометрической прогрессии

Компоненты ПЦР

Праймеры Определяют амплифицируемый участок

dNTP laquoСтроительный материалraquo

KClМоновалентные катион необходим для оптимальной гибридизации праймеров

Tris Поддержание оптимального для ферментативной реакции рН

MgCl2 Бивалентный катион необходим для работы фермента

Полимераза Осуществляет синтез ДНК

Матрица Анализируемый образец ДНК

Буф

ер

Этапы ПЦРПредварительная денатурация

~950C 1-10 мин

25-50 циклов

Денатурация ~950C 10-60 сек

Отжиг 50-700C 10-60 сек

Элонгация 68-720C 10-180 сек

Финальная элонгация

68-720C 7-10 мин

Полимераза

5`-3` полимеразная активность

Полимераза Процессивность Активности

Taq

(Thermus aquaticus)3-5 тпн

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

Pfu

(Pyrococcus furiosus)1-2 тпн

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

3rarr5 экзонуклеазная

Tth

(Thermus thermophilus)

3-5 тпн

(800 пн для

ревертазной активности)

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

5rarr3 ревертазная

Pwo

(Pyrococcus woesei)3 тпн

5rarr3 полимеразная

3rarr5 экзонуклеазная

Полимераза

5`-3` экзонуклеазная активность

3`-5` экзонуклеазная активность

Стадии ПЦР

Амплификаторы

Термостатированиеbull твёрдый термоблок (элемент Пельтье)bull жидкостьbull поток воздуха

Клонирование ДНК и кДНК

ДНК-дактилоскопия

Сайт-специфический мутагенез

ПЦР для клонирования в вектор

Аллель-специфичная ПЦР- анализ точечных полиморфизмов

Асимметричная ПЦР- наработка одноцепочечного продукта

Инвертированная ПЦР- исследование фланкирующих областей

Вложенная ПЦР- уменьшение числа побочных продуктов реакции

ПЦР в реальном времени

bull одновременная амплификация и измерение количества продукта

bull наличие флюоресцентного красителя в смеси

bull наличие оптического блока в амплификаторе

Системы детекции

1 Неспецифичные

ndash интеркалирующие красители (SYBR Green и др)

2 Специфичные

ndash линейные разрушаемые пробы (TaqMan)

ndash laquoмолекулярные маячкиraquo (beacons)

ndash примыкающие пробы

SYBR Green

Линейные разрушаемые пробы(TaqMan = Taq-polymerase + Pac-Man)

laquoМолекулярные маячкиraquo(molecular beacons)

Примыкающие пробы

Флюорофоры и гасители флюоресценции

Представление результатов ПЦР в реальном времени

линейный lg

Денатурация

Плавление после ПЦР

обратная производная

Плавление после ПЦР

Количественная ПЦР

bull Подсчёт числа копий генов

bull Анализ представленности транскриптов

bull Оценка инфекционной нагрузки

Количественная ПЦР

серия 10-кратных разведений

threshold ndash пороговая флюоресценцияCt ndash пороговый цикл

Преимущества ПЦР в реальном времениbull Отсутствие этапа электрофореза

bull Снижение риска контаминации

bull Возможность контролировать амплификацию на каждом цикле

bull Количественная оценка исходной матрицы

bull Более высокая специфичность и чувствительность

bull Реактивы не намного дороже обычной ПЦР

Недостатки ПЦР в реальном времениbull Трудности с мультиплексной ПЦР

bull Сложнее оптимизация

bull Высокая стоимость оборудования

1 Научные исследования

ndash амплификация ДНК для гибридизации (блоттинг микрочипы)

ndash амплификация ДНК для секвенирования

ndash клонирование геномной ДНК кДНК

ndash филогенетическое сравнение геномов

ndash генетическое картирование

ndash анализ уровня транскрипции

Применение ПЦР

2 Медицина

ndash генетическое тестирование

ndash типирование тканей (для трансплантации)

ndash тестирование мутаций в онкогенах

ndash диагностика инфекций

3 Судебная медицина

ndash ДНК-дактилоскопия

ndash установление родства

4 Анализ пищевых продуктов детекция ГМО

Применение ПЦР

Применение ПЦР

Залог успеха ПЦР

bull высокая процессивность

bull высокая чувствительность

bull высокая специфичность

bull низкая стоимость быстрота

Получение информации

bull анализ уровня транскрипции

bull ДНК-диагностика

bull генотипирование

Получение материи

bull клонирование ДНК

bull мутагенез

bull секвенирование

Гибридизация нуклеиновых кислот

bull Анализируемая ДНК

bull Зонд

bull Система детекции

Southern blot rarr DNA-microarray

Микрочипы (microarrays)

Affymetrix GeneChip

Гибридизация на микрочипе

1 Получение одноцепочечных меченных молекул ДНК исследуемого образца (ПЦР ОТ-ПЦР)

2 Гибридизация3 Отмывка несвязавшейся ДНК4 Считывание флюоресценции

Микрочип на 40000 проб

Применение микрочипов

bull Анализ экспрессии

bull Сравнительная гибридизация геномов

bull Идентификация организма

bull Анализ полиморфизмов

bull Иммунопреципитация хроматина на чипе

bull Анализ альтернативного сплайсинга

bull Анализ перестроек

Экспрессионный профиль

Сравнение экспрессии

Сравнение экспрессии

Сравнительная гибридизация геномов

Иммунопреципитация хроматина на чипе- для поиска участков связывания белков с ДНК

Химический синтез олигонуклеотидов

Спасибо за внимание

Page 9: Biotech 2011-10-methods

Выделение ДНК

Оценка качества и количества ДНК

bull Электрофорез

bull Спектрофотометрия

bull Флуорометрия

элетрофорезспектрофотометрия

Сmicrogml] = А260 x KK (dsDNA) = 50K (ssDNA) = 37K (ssRNA) = 40

А260 А280 = 18-19 ndash чистая ДНК

Севенирование ДНК- прочтение последовательности

Классические методыbull Максам-Гилберт (химическое)

bull Сэнгер (энзиматическое)

Библиотеки ДНК

- большое число молекул векторной ДНК со встроенными фрагментами чужеродной ДНК

Секвенирование (Максам-Гилберт)

Четыре группы химических реагентов разрезающих молекулу ДНК перед нуклеотидами

bull G

bull A или G

bull T или C

bull C

Секвенирование (Максам-Гилберт)

dNTP и ddNTP

Секвенирование (Сэнгер)

Сравнение секвенирования по Максаму-Гилберту и по Сэнгеру

Автоматическое секвенирование

Поиск мутаций с помощью секвенирования

Анализ полиморфизмов

Полногеномное секвенирование

1 Геном разбивается на небольшие перекрывающиеся фрагменты

2 Фрагменты секвенируются3 Сиквенсы собираются в итоговую последовательность

bull картированиеbull перекрывание

Полногеномное секвенированиеподход основанный на картировании

Полногеномное секвенированиеподход основанный на перекрывании

Проект laquoГеном человекаraquo1990-2003

Джеймс Уотсон и Крейг Вентер ndash первые люди с индивидуальными прочитанными геномами

Международный консорциум Celera Genomics

Метод Hierarchical shotgun Whole-genome shotgun

Планируемые сроки 1990 ndash 2005 1998 ndash раньше гос проекта

Планируемый бюджет 3 млрд $ 300 млн $

Доступность результатов

Полностью доступны Полностью запатентованы

laquoГеном человекаraquoГосударственный проект vs частная компания

laquoГеном человекаraquoГосударственный проект vs частная компания

1990 1995 2000 2003

3 500 000 000 $

laquoГеном человекаraquo

Стоимость секвенирования одного генома

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

ldquoSangerrdquo ldquoNGSrdquo

1 000 000 000 $

1 000 000 $

100 000 000 $

10 000 000 $

100 000 $

10 000 $

tSMS (True Single Molecule Sequencing)Helicos

SMRT sequencing (Single-Molecule Real-Time sequencing)Pacific Biosciences

Полимеразная цепная реакция (ПЦР)

1983 г Кэри Муллис

ndash метод позволяющий избирательно синтезировать большие количества

определённых фрагментов ДНК

bull laquoПолимеразнаяraquo - используется фермент ДНК-полимеразаbull laquoЦепнаяraquo - состоит из повторяющихся циклов количество ДНК с каждым циклом увеличивается в геометрической прогрессии

Компоненты ПЦР

Праймеры Определяют амплифицируемый участок

dNTP laquoСтроительный материалraquo

KClМоновалентные катион необходим для оптимальной гибридизации праймеров

Tris Поддержание оптимального для ферментативной реакции рН

MgCl2 Бивалентный катион необходим для работы фермента

Полимераза Осуществляет синтез ДНК

Матрица Анализируемый образец ДНК

Буф

ер

Этапы ПЦРПредварительная денатурация

~950C 1-10 мин

25-50 циклов

Денатурация ~950C 10-60 сек

Отжиг 50-700C 10-60 сек

Элонгация 68-720C 10-180 сек

Финальная элонгация

68-720C 7-10 мин

Полимераза

5`-3` полимеразная активность

Полимераза Процессивность Активности

Taq

(Thermus aquaticus)3-5 тпн

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

Pfu

(Pyrococcus furiosus)1-2 тпн

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

3rarr5 экзонуклеазная

Tth

(Thermus thermophilus)

3-5 тпн

(800 пн для

ревертазной активности)

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

5rarr3 ревертазная

Pwo

(Pyrococcus woesei)3 тпн

5rarr3 полимеразная

3rarr5 экзонуклеазная

Полимераза

5`-3` экзонуклеазная активность

3`-5` экзонуклеазная активность

Стадии ПЦР

Амплификаторы

Термостатированиеbull твёрдый термоблок (элемент Пельтье)bull жидкостьbull поток воздуха

Клонирование ДНК и кДНК

ДНК-дактилоскопия

Сайт-специфический мутагенез

ПЦР для клонирования в вектор

Аллель-специфичная ПЦР- анализ точечных полиморфизмов

Асимметричная ПЦР- наработка одноцепочечного продукта

Инвертированная ПЦР- исследование фланкирующих областей

Вложенная ПЦР- уменьшение числа побочных продуктов реакции

ПЦР в реальном времени

bull одновременная амплификация и измерение количества продукта

bull наличие флюоресцентного красителя в смеси

bull наличие оптического блока в амплификаторе

Системы детекции

1 Неспецифичные

ndash интеркалирующие красители (SYBR Green и др)

2 Специфичные

ndash линейные разрушаемые пробы (TaqMan)

ndash laquoмолекулярные маячкиraquo (beacons)

ndash примыкающие пробы

SYBR Green

Линейные разрушаемые пробы(TaqMan = Taq-polymerase + Pac-Man)

laquoМолекулярные маячкиraquo(molecular beacons)

Примыкающие пробы

Флюорофоры и гасители флюоресценции

Представление результатов ПЦР в реальном времени

линейный lg

Денатурация

Плавление после ПЦР

обратная производная

Плавление после ПЦР

Количественная ПЦР

bull Подсчёт числа копий генов

bull Анализ представленности транскриптов

bull Оценка инфекционной нагрузки

Количественная ПЦР

серия 10-кратных разведений

threshold ndash пороговая флюоресценцияCt ndash пороговый цикл

Преимущества ПЦР в реальном времениbull Отсутствие этапа электрофореза

bull Снижение риска контаминации

bull Возможность контролировать амплификацию на каждом цикле

bull Количественная оценка исходной матрицы

bull Более высокая специфичность и чувствительность

bull Реактивы не намного дороже обычной ПЦР

Недостатки ПЦР в реальном времениbull Трудности с мультиплексной ПЦР

bull Сложнее оптимизация

bull Высокая стоимость оборудования

1 Научные исследования

ndash амплификация ДНК для гибридизации (блоттинг микрочипы)

ndash амплификация ДНК для секвенирования

ndash клонирование геномной ДНК кДНК

ndash филогенетическое сравнение геномов

ndash генетическое картирование

ndash анализ уровня транскрипции

Применение ПЦР

2 Медицина

ndash генетическое тестирование

ndash типирование тканей (для трансплантации)

ndash тестирование мутаций в онкогенах

ndash диагностика инфекций

3 Судебная медицина

ndash ДНК-дактилоскопия

ndash установление родства

4 Анализ пищевых продуктов детекция ГМО

Применение ПЦР

Применение ПЦР

Залог успеха ПЦР

bull высокая процессивность

bull высокая чувствительность

bull высокая специфичность

bull низкая стоимость быстрота

Получение информации

bull анализ уровня транскрипции

bull ДНК-диагностика

bull генотипирование

Получение материи

bull клонирование ДНК

bull мутагенез

bull секвенирование

Гибридизация нуклеиновых кислот

bull Анализируемая ДНК

bull Зонд

bull Система детекции

Southern blot rarr DNA-microarray

Микрочипы (microarrays)

Affymetrix GeneChip

Гибридизация на микрочипе

1 Получение одноцепочечных меченных молекул ДНК исследуемого образца (ПЦР ОТ-ПЦР)

2 Гибридизация3 Отмывка несвязавшейся ДНК4 Считывание флюоресценции

Микрочип на 40000 проб

Применение микрочипов

bull Анализ экспрессии

bull Сравнительная гибридизация геномов

bull Идентификация организма

bull Анализ полиморфизмов

bull Иммунопреципитация хроматина на чипе

bull Анализ альтернативного сплайсинга

bull Анализ перестроек

Экспрессионный профиль

Сравнение экспрессии

Сравнение экспрессии

Сравнительная гибридизация геномов

Иммунопреципитация хроматина на чипе- для поиска участков связывания белков с ДНК

Химический синтез олигонуклеотидов

Спасибо за внимание

Page 10: Biotech 2011-10-methods

Оценка качества и количества ДНК

bull Электрофорез

bull Спектрофотометрия

bull Флуорометрия

элетрофорезспектрофотометрия

Сmicrogml] = А260 x KK (dsDNA) = 50K (ssDNA) = 37K (ssRNA) = 40

А260 А280 = 18-19 ndash чистая ДНК

Севенирование ДНК- прочтение последовательности

Классические методыbull Максам-Гилберт (химическое)

bull Сэнгер (энзиматическое)

Библиотеки ДНК

- большое число молекул векторной ДНК со встроенными фрагментами чужеродной ДНК

Секвенирование (Максам-Гилберт)

Четыре группы химических реагентов разрезающих молекулу ДНК перед нуклеотидами

bull G

bull A или G

bull T или C

bull C

Секвенирование (Максам-Гилберт)

dNTP и ddNTP

Секвенирование (Сэнгер)

Сравнение секвенирования по Максаму-Гилберту и по Сэнгеру

Автоматическое секвенирование

Поиск мутаций с помощью секвенирования

Анализ полиморфизмов

Полногеномное секвенирование

1 Геном разбивается на небольшие перекрывающиеся фрагменты

2 Фрагменты секвенируются3 Сиквенсы собираются в итоговую последовательность

bull картированиеbull перекрывание

Полногеномное секвенированиеподход основанный на картировании

Полногеномное секвенированиеподход основанный на перекрывании

Проект laquoГеном человекаraquo1990-2003

Джеймс Уотсон и Крейг Вентер ndash первые люди с индивидуальными прочитанными геномами

Международный консорциум Celera Genomics

Метод Hierarchical shotgun Whole-genome shotgun

Планируемые сроки 1990 ndash 2005 1998 ndash раньше гос проекта

Планируемый бюджет 3 млрд $ 300 млн $

Доступность результатов

Полностью доступны Полностью запатентованы

laquoГеном человекаraquoГосударственный проект vs частная компания

laquoГеном человекаraquoГосударственный проект vs частная компания

1990 1995 2000 2003

3 500 000 000 $

laquoГеном человекаraquo

Стоимость секвенирования одного генома

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

ldquoSangerrdquo ldquoNGSrdquo

1 000 000 000 $

1 000 000 $

100 000 000 $

10 000 000 $

100 000 $

10 000 $

tSMS (True Single Molecule Sequencing)Helicos

SMRT sequencing (Single-Molecule Real-Time sequencing)Pacific Biosciences

Полимеразная цепная реакция (ПЦР)

1983 г Кэри Муллис

ndash метод позволяющий избирательно синтезировать большие количества

определённых фрагментов ДНК

bull laquoПолимеразнаяraquo - используется фермент ДНК-полимеразаbull laquoЦепнаяraquo - состоит из повторяющихся циклов количество ДНК с каждым циклом увеличивается в геометрической прогрессии

Компоненты ПЦР

Праймеры Определяют амплифицируемый участок

dNTP laquoСтроительный материалraquo

KClМоновалентные катион необходим для оптимальной гибридизации праймеров

Tris Поддержание оптимального для ферментативной реакции рН

MgCl2 Бивалентный катион необходим для работы фермента

Полимераза Осуществляет синтез ДНК

Матрица Анализируемый образец ДНК

Буф

ер

Этапы ПЦРПредварительная денатурация

~950C 1-10 мин

25-50 циклов

Денатурация ~950C 10-60 сек

Отжиг 50-700C 10-60 сек

Элонгация 68-720C 10-180 сек

Финальная элонгация

68-720C 7-10 мин

Полимераза

5`-3` полимеразная активность

Полимераза Процессивность Активности

Taq

(Thermus aquaticus)3-5 тпн

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

Pfu

(Pyrococcus furiosus)1-2 тпн

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

3rarr5 экзонуклеазная

Tth

(Thermus thermophilus)

3-5 тпн

(800 пн для

ревертазной активности)

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

5rarr3 ревертазная

Pwo

(Pyrococcus woesei)3 тпн

5rarr3 полимеразная

3rarr5 экзонуклеазная

Полимераза

5`-3` экзонуклеазная активность

3`-5` экзонуклеазная активность

Стадии ПЦР

Амплификаторы

Термостатированиеbull твёрдый термоблок (элемент Пельтье)bull жидкостьbull поток воздуха

Клонирование ДНК и кДНК

ДНК-дактилоскопия

Сайт-специфический мутагенез

ПЦР для клонирования в вектор

Аллель-специфичная ПЦР- анализ точечных полиморфизмов

Асимметричная ПЦР- наработка одноцепочечного продукта

Инвертированная ПЦР- исследование фланкирующих областей

Вложенная ПЦР- уменьшение числа побочных продуктов реакции

ПЦР в реальном времени

bull одновременная амплификация и измерение количества продукта

bull наличие флюоресцентного красителя в смеси

bull наличие оптического блока в амплификаторе

Системы детекции

1 Неспецифичные

ndash интеркалирующие красители (SYBR Green и др)

2 Специфичные

ndash линейные разрушаемые пробы (TaqMan)

ndash laquoмолекулярные маячкиraquo (beacons)

ndash примыкающие пробы

SYBR Green

Линейные разрушаемые пробы(TaqMan = Taq-polymerase + Pac-Man)

laquoМолекулярные маячкиraquo(molecular beacons)

Примыкающие пробы

Флюорофоры и гасители флюоресценции

Представление результатов ПЦР в реальном времени

линейный lg

Денатурация

Плавление после ПЦР

обратная производная

Плавление после ПЦР

Количественная ПЦР

bull Подсчёт числа копий генов

bull Анализ представленности транскриптов

bull Оценка инфекционной нагрузки

Количественная ПЦР

серия 10-кратных разведений

threshold ndash пороговая флюоресценцияCt ndash пороговый цикл

Преимущества ПЦР в реальном времениbull Отсутствие этапа электрофореза

bull Снижение риска контаминации

bull Возможность контролировать амплификацию на каждом цикле

bull Количественная оценка исходной матрицы

bull Более высокая специфичность и чувствительность

bull Реактивы не намного дороже обычной ПЦР

Недостатки ПЦР в реальном времениbull Трудности с мультиплексной ПЦР

bull Сложнее оптимизация

bull Высокая стоимость оборудования

1 Научные исследования

ndash амплификация ДНК для гибридизации (блоттинг микрочипы)

ndash амплификация ДНК для секвенирования

ndash клонирование геномной ДНК кДНК

ndash филогенетическое сравнение геномов

ndash генетическое картирование

ndash анализ уровня транскрипции

Применение ПЦР

2 Медицина

ndash генетическое тестирование

ndash типирование тканей (для трансплантации)

ndash тестирование мутаций в онкогенах

ndash диагностика инфекций

3 Судебная медицина

ndash ДНК-дактилоскопия

ndash установление родства

4 Анализ пищевых продуктов детекция ГМО

Применение ПЦР

Применение ПЦР

Залог успеха ПЦР

bull высокая процессивность

bull высокая чувствительность

bull высокая специфичность

bull низкая стоимость быстрота

Получение информации

bull анализ уровня транскрипции

bull ДНК-диагностика

bull генотипирование

Получение материи

bull клонирование ДНК

bull мутагенез

bull секвенирование

Гибридизация нуклеиновых кислот

bull Анализируемая ДНК

bull Зонд

bull Система детекции

Southern blot rarr DNA-microarray

Микрочипы (microarrays)

Affymetrix GeneChip

Гибридизация на микрочипе

1 Получение одноцепочечных меченных молекул ДНК исследуемого образца (ПЦР ОТ-ПЦР)

2 Гибридизация3 Отмывка несвязавшейся ДНК4 Считывание флюоресценции

Микрочип на 40000 проб

Применение микрочипов

bull Анализ экспрессии

bull Сравнительная гибридизация геномов

bull Идентификация организма

bull Анализ полиморфизмов

bull Иммунопреципитация хроматина на чипе

bull Анализ альтернативного сплайсинга

bull Анализ перестроек

Экспрессионный профиль

Сравнение экспрессии

Сравнение экспрессии

Сравнительная гибридизация геномов

Иммунопреципитация хроматина на чипе- для поиска участков связывания белков с ДНК

Химический синтез олигонуклеотидов

Спасибо за внимание

Page 11: Biotech 2011-10-methods

Севенирование ДНК- прочтение последовательности

Классические методыbull Максам-Гилберт (химическое)

bull Сэнгер (энзиматическое)

Библиотеки ДНК

- большое число молекул векторной ДНК со встроенными фрагментами чужеродной ДНК

Секвенирование (Максам-Гилберт)

Четыре группы химических реагентов разрезающих молекулу ДНК перед нуклеотидами

bull G

bull A или G

bull T или C

bull C

Секвенирование (Максам-Гилберт)

dNTP и ddNTP

Секвенирование (Сэнгер)

Сравнение секвенирования по Максаму-Гилберту и по Сэнгеру

Автоматическое секвенирование

Поиск мутаций с помощью секвенирования

Анализ полиморфизмов

Полногеномное секвенирование

1 Геном разбивается на небольшие перекрывающиеся фрагменты

2 Фрагменты секвенируются3 Сиквенсы собираются в итоговую последовательность

bull картированиеbull перекрывание

Полногеномное секвенированиеподход основанный на картировании

Полногеномное секвенированиеподход основанный на перекрывании

Проект laquoГеном человекаraquo1990-2003

Джеймс Уотсон и Крейг Вентер ndash первые люди с индивидуальными прочитанными геномами

Международный консорциум Celera Genomics

Метод Hierarchical shotgun Whole-genome shotgun

Планируемые сроки 1990 ndash 2005 1998 ndash раньше гос проекта

Планируемый бюджет 3 млрд $ 300 млн $

Доступность результатов

Полностью доступны Полностью запатентованы

laquoГеном человекаraquoГосударственный проект vs частная компания

laquoГеном человекаraquoГосударственный проект vs частная компания

1990 1995 2000 2003

3 500 000 000 $

laquoГеном человекаraquo

Стоимость секвенирования одного генома

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

ldquoSangerrdquo ldquoNGSrdquo

1 000 000 000 $

1 000 000 $

100 000 000 $

10 000 000 $

100 000 $

10 000 $

tSMS (True Single Molecule Sequencing)Helicos

SMRT sequencing (Single-Molecule Real-Time sequencing)Pacific Biosciences

Полимеразная цепная реакция (ПЦР)

1983 г Кэри Муллис

ndash метод позволяющий избирательно синтезировать большие количества

определённых фрагментов ДНК

bull laquoПолимеразнаяraquo - используется фермент ДНК-полимеразаbull laquoЦепнаяraquo - состоит из повторяющихся циклов количество ДНК с каждым циклом увеличивается в геометрической прогрессии

Компоненты ПЦР

Праймеры Определяют амплифицируемый участок

dNTP laquoСтроительный материалraquo

KClМоновалентные катион необходим для оптимальной гибридизации праймеров

Tris Поддержание оптимального для ферментативной реакции рН

MgCl2 Бивалентный катион необходим для работы фермента

Полимераза Осуществляет синтез ДНК

Матрица Анализируемый образец ДНК

Буф

ер

Этапы ПЦРПредварительная денатурация

~950C 1-10 мин

25-50 циклов

Денатурация ~950C 10-60 сек

Отжиг 50-700C 10-60 сек

Элонгация 68-720C 10-180 сек

Финальная элонгация

68-720C 7-10 мин

Полимераза

5`-3` полимеразная активность

Полимераза Процессивность Активности

Taq

(Thermus aquaticus)3-5 тпн

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

Pfu

(Pyrococcus furiosus)1-2 тпн

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

3rarr5 экзонуклеазная

Tth

(Thermus thermophilus)

3-5 тпн

(800 пн для

ревертазной активности)

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

5rarr3 ревертазная

Pwo

(Pyrococcus woesei)3 тпн

5rarr3 полимеразная

3rarr5 экзонуклеазная

Полимераза

5`-3` экзонуклеазная активность

3`-5` экзонуклеазная активность

Стадии ПЦР

Амплификаторы

Термостатированиеbull твёрдый термоблок (элемент Пельтье)bull жидкостьbull поток воздуха

Клонирование ДНК и кДНК

ДНК-дактилоскопия

Сайт-специфический мутагенез

ПЦР для клонирования в вектор

Аллель-специфичная ПЦР- анализ точечных полиморфизмов

Асимметричная ПЦР- наработка одноцепочечного продукта

Инвертированная ПЦР- исследование фланкирующих областей

Вложенная ПЦР- уменьшение числа побочных продуктов реакции

ПЦР в реальном времени

bull одновременная амплификация и измерение количества продукта

bull наличие флюоресцентного красителя в смеси

bull наличие оптического блока в амплификаторе

Системы детекции

1 Неспецифичные

ndash интеркалирующие красители (SYBR Green и др)

2 Специфичные

ndash линейные разрушаемые пробы (TaqMan)

ndash laquoмолекулярные маячкиraquo (beacons)

ndash примыкающие пробы

SYBR Green

Линейные разрушаемые пробы(TaqMan = Taq-polymerase + Pac-Man)

laquoМолекулярные маячкиraquo(molecular beacons)

Примыкающие пробы

Флюорофоры и гасители флюоресценции

Представление результатов ПЦР в реальном времени

линейный lg

Денатурация

Плавление после ПЦР

обратная производная

Плавление после ПЦР

Количественная ПЦР

bull Подсчёт числа копий генов

bull Анализ представленности транскриптов

bull Оценка инфекционной нагрузки

Количественная ПЦР

серия 10-кратных разведений

threshold ndash пороговая флюоресценцияCt ndash пороговый цикл

Преимущества ПЦР в реальном времениbull Отсутствие этапа электрофореза

bull Снижение риска контаминации

bull Возможность контролировать амплификацию на каждом цикле

bull Количественная оценка исходной матрицы

bull Более высокая специфичность и чувствительность

bull Реактивы не намного дороже обычной ПЦР

Недостатки ПЦР в реальном времениbull Трудности с мультиплексной ПЦР

bull Сложнее оптимизация

bull Высокая стоимость оборудования

1 Научные исследования

ndash амплификация ДНК для гибридизации (блоттинг микрочипы)

ndash амплификация ДНК для секвенирования

ndash клонирование геномной ДНК кДНК

ndash филогенетическое сравнение геномов

ndash генетическое картирование

ndash анализ уровня транскрипции

Применение ПЦР

2 Медицина

ndash генетическое тестирование

ndash типирование тканей (для трансплантации)

ndash тестирование мутаций в онкогенах

ndash диагностика инфекций

3 Судебная медицина

ndash ДНК-дактилоскопия

ndash установление родства

4 Анализ пищевых продуктов детекция ГМО

Применение ПЦР

Применение ПЦР

Залог успеха ПЦР

bull высокая процессивность

bull высокая чувствительность

bull высокая специфичность

bull низкая стоимость быстрота

Получение информации

bull анализ уровня транскрипции

bull ДНК-диагностика

bull генотипирование

Получение материи

bull клонирование ДНК

bull мутагенез

bull секвенирование

Гибридизация нуклеиновых кислот

bull Анализируемая ДНК

bull Зонд

bull Система детекции

Southern blot rarr DNA-microarray

Микрочипы (microarrays)

Affymetrix GeneChip

Гибридизация на микрочипе

1 Получение одноцепочечных меченных молекул ДНК исследуемого образца (ПЦР ОТ-ПЦР)

2 Гибридизация3 Отмывка несвязавшейся ДНК4 Считывание флюоресценции

Микрочип на 40000 проб

Применение микрочипов

bull Анализ экспрессии

bull Сравнительная гибридизация геномов

bull Идентификация организма

bull Анализ полиморфизмов

bull Иммунопреципитация хроматина на чипе

bull Анализ альтернативного сплайсинга

bull Анализ перестроек

Экспрессионный профиль

Сравнение экспрессии

Сравнение экспрессии

Сравнительная гибридизация геномов

Иммунопреципитация хроматина на чипе- для поиска участков связывания белков с ДНК

Химический синтез олигонуклеотидов

Спасибо за внимание

Page 12: Biotech 2011-10-methods

Библиотеки ДНК

- большое число молекул векторной ДНК со встроенными фрагментами чужеродной ДНК

Секвенирование (Максам-Гилберт)

Четыре группы химических реагентов разрезающих молекулу ДНК перед нуклеотидами

bull G

bull A или G

bull T или C

bull C

Секвенирование (Максам-Гилберт)

dNTP и ddNTP

Секвенирование (Сэнгер)

Сравнение секвенирования по Максаму-Гилберту и по Сэнгеру

Автоматическое секвенирование

Поиск мутаций с помощью секвенирования

Анализ полиморфизмов

Полногеномное секвенирование

1 Геном разбивается на небольшие перекрывающиеся фрагменты

2 Фрагменты секвенируются3 Сиквенсы собираются в итоговую последовательность

bull картированиеbull перекрывание

Полногеномное секвенированиеподход основанный на картировании

Полногеномное секвенированиеподход основанный на перекрывании

Проект laquoГеном человекаraquo1990-2003

Джеймс Уотсон и Крейг Вентер ndash первые люди с индивидуальными прочитанными геномами

Международный консорциум Celera Genomics

Метод Hierarchical shotgun Whole-genome shotgun

Планируемые сроки 1990 ndash 2005 1998 ndash раньше гос проекта

Планируемый бюджет 3 млрд $ 300 млн $

Доступность результатов

Полностью доступны Полностью запатентованы

laquoГеном человекаraquoГосударственный проект vs частная компания

laquoГеном человекаraquoГосударственный проект vs частная компания

1990 1995 2000 2003

3 500 000 000 $

laquoГеном человекаraquo

Стоимость секвенирования одного генома

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

ldquoSangerrdquo ldquoNGSrdquo

1 000 000 000 $

1 000 000 $

100 000 000 $

10 000 000 $

100 000 $

10 000 $

tSMS (True Single Molecule Sequencing)Helicos

SMRT sequencing (Single-Molecule Real-Time sequencing)Pacific Biosciences

Полимеразная цепная реакция (ПЦР)

1983 г Кэри Муллис

ndash метод позволяющий избирательно синтезировать большие количества

определённых фрагментов ДНК

bull laquoПолимеразнаяraquo - используется фермент ДНК-полимеразаbull laquoЦепнаяraquo - состоит из повторяющихся циклов количество ДНК с каждым циклом увеличивается в геометрической прогрессии

Компоненты ПЦР

Праймеры Определяют амплифицируемый участок

dNTP laquoСтроительный материалraquo

KClМоновалентные катион необходим для оптимальной гибридизации праймеров

Tris Поддержание оптимального для ферментативной реакции рН

MgCl2 Бивалентный катион необходим для работы фермента

Полимераза Осуществляет синтез ДНК

Матрица Анализируемый образец ДНК

Буф

ер

Этапы ПЦРПредварительная денатурация

~950C 1-10 мин

25-50 циклов

Денатурация ~950C 10-60 сек

Отжиг 50-700C 10-60 сек

Элонгация 68-720C 10-180 сек

Финальная элонгация

68-720C 7-10 мин

Полимераза

5`-3` полимеразная активность

Полимераза Процессивность Активности

Taq

(Thermus aquaticus)3-5 тпн

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

Pfu

(Pyrococcus furiosus)1-2 тпн

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

3rarr5 экзонуклеазная

Tth

(Thermus thermophilus)

3-5 тпн

(800 пн для

ревертазной активности)

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

5rarr3 ревертазная

Pwo

(Pyrococcus woesei)3 тпн

5rarr3 полимеразная

3rarr5 экзонуклеазная

Полимераза

5`-3` экзонуклеазная активность

3`-5` экзонуклеазная активность

Стадии ПЦР

Амплификаторы

Термостатированиеbull твёрдый термоблок (элемент Пельтье)bull жидкостьbull поток воздуха

Клонирование ДНК и кДНК

ДНК-дактилоскопия

Сайт-специфический мутагенез

ПЦР для клонирования в вектор

Аллель-специфичная ПЦР- анализ точечных полиморфизмов

Асимметричная ПЦР- наработка одноцепочечного продукта

Инвертированная ПЦР- исследование фланкирующих областей

Вложенная ПЦР- уменьшение числа побочных продуктов реакции

ПЦР в реальном времени

bull одновременная амплификация и измерение количества продукта

bull наличие флюоресцентного красителя в смеси

bull наличие оптического блока в амплификаторе

Системы детекции

1 Неспецифичные

ndash интеркалирующие красители (SYBR Green и др)

2 Специфичные

ndash линейные разрушаемые пробы (TaqMan)

ndash laquoмолекулярные маячкиraquo (beacons)

ndash примыкающие пробы

SYBR Green

Линейные разрушаемые пробы(TaqMan = Taq-polymerase + Pac-Man)

laquoМолекулярные маячкиraquo(molecular beacons)

Примыкающие пробы

Флюорофоры и гасители флюоресценции

Представление результатов ПЦР в реальном времени

линейный lg

Денатурация

Плавление после ПЦР

обратная производная

Плавление после ПЦР

Количественная ПЦР

bull Подсчёт числа копий генов

bull Анализ представленности транскриптов

bull Оценка инфекционной нагрузки

Количественная ПЦР

серия 10-кратных разведений

threshold ndash пороговая флюоресценцияCt ndash пороговый цикл

Преимущества ПЦР в реальном времениbull Отсутствие этапа электрофореза

bull Снижение риска контаминации

bull Возможность контролировать амплификацию на каждом цикле

bull Количественная оценка исходной матрицы

bull Более высокая специфичность и чувствительность

bull Реактивы не намного дороже обычной ПЦР

Недостатки ПЦР в реальном времениbull Трудности с мультиплексной ПЦР

bull Сложнее оптимизация

bull Высокая стоимость оборудования

1 Научные исследования

ndash амплификация ДНК для гибридизации (блоттинг микрочипы)

ndash амплификация ДНК для секвенирования

ndash клонирование геномной ДНК кДНК

ndash филогенетическое сравнение геномов

ndash генетическое картирование

ndash анализ уровня транскрипции

Применение ПЦР

2 Медицина

ndash генетическое тестирование

ndash типирование тканей (для трансплантации)

ndash тестирование мутаций в онкогенах

ndash диагностика инфекций

3 Судебная медицина

ndash ДНК-дактилоскопия

ndash установление родства

4 Анализ пищевых продуктов детекция ГМО

Применение ПЦР

Применение ПЦР

Залог успеха ПЦР

bull высокая процессивность

bull высокая чувствительность

bull высокая специфичность

bull низкая стоимость быстрота

Получение информации

bull анализ уровня транскрипции

bull ДНК-диагностика

bull генотипирование

Получение материи

bull клонирование ДНК

bull мутагенез

bull секвенирование

Гибридизация нуклеиновых кислот

bull Анализируемая ДНК

bull Зонд

bull Система детекции

Southern blot rarr DNA-microarray

Микрочипы (microarrays)

Affymetrix GeneChip

Гибридизация на микрочипе

1 Получение одноцепочечных меченных молекул ДНК исследуемого образца (ПЦР ОТ-ПЦР)

2 Гибридизация3 Отмывка несвязавшейся ДНК4 Считывание флюоресценции

Микрочип на 40000 проб

Применение микрочипов

bull Анализ экспрессии

bull Сравнительная гибридизация геномов

bull Идентификация организма

bull Анализ полиморфизмов

bull Иммунопреципитация хроматина на чипе

bull Анализ альтернативного сплайсинга

bull Анализ перестроек

Экспрессионный профиль

Сравнение экспрессии

Сравнение экспрессии

Сравнительная гибридизация геномов

Иммунопреципитация хроматина на чипе- для поиска участков связывания белков с ДНК

Химический синтез олигонуклеотидов

Спасибо за внимание

Page 13: Biotech 2011-10-methods

Секвенирование (Максам-Гилберт)

Четыре группы химических реагентов разрезающих молекулу ДНК перед нуклеотидами

bull G

bull A или G

bull T или C

bull C

Секвенирование (Максам-Гилберт)

dNTP и ddNTP

Секвенирование (Сэнгер)

Сравнение секвенирования по Максаму-Гилберту и по Сэнгеру

Автоматическое секвенирование

Поиск мутаций с помощью секвенирования

Анализ полиморфизмов

Полногеномное секвенирование

1 Геном разбивается на небольшие перекрывающиеся фрагменты

2 Фрагменты секвенируются3 Сиквенсы собираются в итоговую последовательность

bull картированиеbull перекрывание

Полногеномное секвенированиеподход основанный на картировании

Полногеномное секвенированиеподход основанный на перекрывании

Проект laquoГеном человекаraquo1990-2003

Джеймс Уотсон и Крейг Вентер ndash первые люди с индивидуальными прочитанными геномами

Международный консорциум Celera Genomics

Метод Hierarchical shotgun Whole-genome shotgun

Планируемые сроки 1990 ndash 2005 1998 ndash раньше гос проекта

Планируемый бюджет 3 млрд $ 300 млн $

Доступность результатов

Полностью доступны Полностью запатентованы

laquoГеном человекаraquoГосударственный проект vs частная компания

laquoГеном человекаraquoГосударственный проект vs частная компания

1990 1995 2000 2003

3 500 000 000 $

laquoГеном человекаraquo

Стоимость секвенирования одного генома

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

ldquoSangerrdquo ldquoNGSrdquo

1 000 000 000 $

1 000 000 $

100 000 000 $

10 000 000 $

100 000 $

10 000 $

tSMS (True Single Molecule Sequencing)Helicos

SMRT sequencing (Single-Molecule Real-Time sequencing)Pacific Biosciences

Полимеразная цепная реакция (ПЦР)

1983 г Кэри Муллис

ndash метод позволяющий избирательно синтезировать большие количества

определённых фрагментов ДНК

bull laquoПолимеразнаяraquo - используется фермент ДНК-полимеразаbull laquoЦепнаяraquo - состоит из повторяющихся циклов количество ДНК с каждым циклом увеличивается в геометрической прогрессии

Компоненты ПЦР

Праймеры Определяют амплифицируемый участок

dNTP laquoСтроительный материалraquo

KClМоновалентные катион необходим для оптимальной гибридизации праймеров

Tris Поддержание оптимального для ферментативной реакции рН

MgCl2 Бивалентный катион необходим для работы фермента

Полимераза Осуществляет синтез ДНК

Матрица Анализируемый образец ДНК

Буф

ер

Этапы ПЦРПредварительная денатурация

~950C 1-10 мин

25-50 циклов

Денатурация ~950C 10-60 сек

Отжиг 50-700C 10-60 сек

Элонгация 68-720C 10-180 сек

Финальная элонгация

68-720C 7-10 мин

Полимераза

5`-3` полимеразная активность

Полимераза Процессивность Активности

Taq

(Thermus aquaticus)3-5 тпн

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

Pfu

(Pyrococcus furiosus)1-2 тпн

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

3rarr5 экзонуклеазная

Tth

(Thermus thermophilus)

3-5 тпн

(800 пн для

ревертазной активности)

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

5rarr3 ревертазная

Pwo

(Pyrococcus woesei)3 тпн

5rarr3 полимеразная

3rarr5 экзонуклеазная

Полимераза

5`-3` экзонуклеазная активность

3`-5` экзонуклеазная активность

Стадии ПЦР

Амплификаторы

Термостатированиеbull твёрдый термоблок (элемент Пельтье)bull жидкостьbull поток воздуха

Клонирование ДНК и кДНК

ДНК-дактилоскопия

Сайт-специфический мутагенез

ПЦР для клонирования в вектор

Аллель-специфичная ПЦР- анализ точечных полиморфизмов

Асимметричная ПЦР- наработка одноцепочечного продукта

Инвертированная ПЦР- исследование фланкирующих областей

Вложенная ПЦР- уменьшение числа побочных продуктов реакции

ПЦР в реальном времени

bull одновременная амплификация и измерение количества продукта

bull наличие флюоресцентного красителя в смеси

bull наличие оптического блока в амплификаторе

Системы детекции

1 Неспецифичные

ndash интеркалирующие красители (SYBR Green и др)

2 Специфичные

ndash линейные разрушаемые пробы (TaqMan)

ndash laquoмолекулярные маячкиraquo (beacons)

ndash примыкающие пробы

SYBR Green

Линейные разрушаемые пробы(TaqMan = Taq-polymerase + Pac-Man)

laquoМолекулярные маячкиraquo(molecular beacons)

Примыкающие пробы

Флюорофоры и гасители флюоресценции

Представление результатов ПЦР в реальном времени

линейный lg

Денатурация

Плавление после ПЦР

обратная производная

Плавление после ПЦР

Количественная ПЦР

bull Подсчёт числа копий генов

bull Анализ представленности транскриптов

bull Оценка инфекционной нагрузки

Количественная ПЦР

серия 10-кратных разведений

threshold ndash пороговая флюоресценцияCt ndash пороговый цикл

Преимущества ПЦР в реальном времениbull Отсутствие этапа электрофореза

bull Снижение риска контаминации

bull Возможность контролировать амплификацию на каждом цикле

bull Количественная оценка исходной матрицы

bull Более высокая специфичность и чувствительность

bull Реактивы не намного дороже обычной ПЦР

Недостатки ПЦР в реальном времениbull Трудности с мультиплексной ПЦР

bull Сложнее оптимизация

bull Высокая стоимость оборудования

1 Научные исследования

ndash амплификация ДНК для гибридизации (блоттинг микрочипы)

ndash амплификация ДНК для секвенирования

ndash клонирование геномной ДНК кДНК

ndash филогенетическое сравнение геномов

ndash генетическое картирование

ndash анализ уровня транскрипции

Применение ПЦР

2 Медицина

ndash генетическое тестирование

ndash типирование тканей (для трансплантации)

ndash тестирование мутаций в онкогенах

ndash диагностика инфекций

3 Судебная медицина

ndash ДНК-дактилоскопия

ndash установление родства

4 Анализ пищевых продуктов детекция ГМО

Применение ПЦР

Применение ПЦР

Залог успеха ПЦР

bull высокая процессивность

bull высокая чувствительность

bull высокая специфичность

bull низкая стоимость быстрота

Получение информации

bull анализ уровня транскрипции

bull ДНК-диагностика

bull генотипирование

Получение материи

bull клонирование ДНК

bull мутагенез

bull секвенирование

Гибридизация нуклеиновых кислот

bull Анализируемая ДНК

bull Зонд

bull Система детекции

Southern blot rarr DNA-microarray

Микрочипы (microarrays)

Affymetrix GeneChip

Гибридизация на микрочипе

1 Получение одноцепочечных меченных молекул ДНК исследуемого образца (ПЦР ОТ-ПЦР)

2 Гибридизация3 Отмывка несвязавшейся ДНК4 Считывание флюоресценции

Микрочип на 40000 проб

Применение микрочипов

bull Анализ экспрессии

bull Сравнительная гибридизация геномов

bull Идентификация организма

bull Анализ полиморфизмов

bull Иммунопреципитация хроматина на чипе

bull Анализ альтернативного сплайсинга

bull Анализ перестроек

Экспрессионный профиль

Сравнение экспрессии

Сравнение экспрессии

Сравнительная гибридизация геномов

Иммунопреципитация хроматина на чипе- для поиска участков связывания белков с ДНК

Химический синтез олигонуклеотидов

Спасибо за внимание

Page 14: Biotech 2011-10-methods

Секвенирование (Максам-Гилберт)

dNTP и ddNTP

Секвенирование (Сэнгер)

Сравнение секвенирования по Максаму-Гилберту и по Сэнгеру

Автоматическое секвенирование

Поиск мутаций с помощью секвенирования

Анализ полиморфизмов

Полногеномное секвенирование

1 Геном разбивается на небольшие перекрывающиеся фрагменты

2 Фрагменты секвенируются3 Сиквенсы собираются в итоговую последовательность

bull картированиеbull перекрывание

Полногеномное секвенированиеподход основанный на картировании

Полногеномное секвенированиеподход основанный на перекрывании

Проект laquoГеном человекаraquo1990-2003

Джеймс Уотсон и Крейг Вентер ndash первые люди с индивидуальными прочитанными геномами

Международный консорциум Celera Genomics

Метод Hierarchical shotgun Whole-genome shotgun

Планируемые сроки 1990 ndash 2005 1998 ndash раньше гос проекта

Планируемый бюджет 3 млрд $ 300 млн $

Доступность результатов

Полностью доступны Полностью запатентованы

laquoГеном человекаraquoГосударственный проект vs частная компания

laquoГеном человекаraquoГосударственный проект vs частная компания

1990 1995 2000 2003

3 500 000 000 $

laquoГеном человекаraquo

Стоимость секвенирования одного генома

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

ldquoSangerrdquo ldquoNGSrdquo

1 000 000 000 $

1 000 000 $

100 000 000 $

10 000 000 $

100 000 $

10 000 $

tSMS (True Single Molecule Sequencing)Helicos

SMRT sequencing (Single-Molecule Real-Time sequencing)Pacific Biosciences

Полимеразная цепная реакция (ПЦР)

1983 г Кэри Муллис

ndash метод позволяющий избирательно синтезировать большие количества

определённых фрагментов ДНК

bull laquoПолимеразнаяraquo - используется фермент ДНК-полимеразаbull laquoЦепнаяraquo - состоит из повторяющихся циклов количество ДНК с каждым циклом увеличивается в геометрической прогрессии

Компоненты ПЦР

Праймеры Определяют амплифицируемый участок

dNTP laquoСтроительный материалraquo

KClМоновалентные катион необходим для оптимальной гибридизации праймеров

Tris Поддержание оптимального для ферментативной реакции рН

MgCl2 Бивалентный катион необходим для работы фермента

Полимераза Осуществляет синтез ДНК

Матрица Анализируемый образец ДНК

Буф

ер

Этапы ПЦРПредварительная денатурация

~950C 1-10 мин

25-50 циклов

Денатурация ~950C 10-60 сек

Отжиг 50-700C 10-60 сек

Элонгация 68-720C 10-180 сек

Финальная элонгация

68-720C 7-10 мин

Полимераза

5`-3` полимеразная активность

Полимераза Процессивность Активности

Taq

(Thermus aquaticus)3-5 тпн

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

Pfu

(Pyrococcus furiosus)1-2 тпн

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

3rarr5 экзонуклеазная

Tth

(Thermus thermophilus)

3-5 тпн

(800 пн для

ревертазной активности)

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

5rarr3 ревертазная

Pwo

(Pyrococcus woesei)3 тпн

5rarr3 полимеразная

3rarr5 экзонуклеазная

Полимераза

5`-3` экзонуклеазная активность

3`-5` экзонуклеазная активность

Стадии ПЦР

Амплификаторы

Термостатированиеbull твёрдый термоблок (элемент Пельтье)bull жидкостьbull поток воздуха

Клонирование ДНК и кДНК

ДНК-дактилоскопия

Сайт-специфический мутагенез

ПЦР для клонирования в вектор

Аллель-специфичная ПЦР- анализ точечных полиморфизмов

Асимметричная ПЦР- наработка одноцепочечного продукта

Инвертированная ПЦР- исследование фланкирующих областей

Вложенная ПЦР- уменьшение числа побочных продуктов реакции

ПЦР в реальном времени

bull одновременная амплификация и измерение количества продукта

bull наличие флюоресцентного красителя в смеси

bull наличие оптического блока в амплификаторе

Системы детекции

1 Неспецифичные

ndash интеркалирующие красители (SYBR Green и др)

2 Специфичные

ndash линейные разрушаемые пробы (TaqMan)

ndash laquoмолекулярные маячкиraquo (beacons)

ndash примыкающие пробы

SYBR Green

Линейные разрушаемые пробы(TaqMan = Taq-polymerase + Pac-Man)

laquoМолекулярные маячкиraquo(molecular beacons)

Примыкающие пробы

Флюорофоры и гасители флюоресценции

Представление результатов ПЦР в реальном времени

линейный lg

Денатурация

Плавление после ПЦР

обратная производная

Плавление после ПЦР

Количественная ПЦР

bull Подсчёт числа копий генов

bull Анализ представленности транскриптов

bull Оценка инфекционной нагрузки

Количественная ПЦР

серия 10-кратных разведений

threshold ndash пороговая флюоресценцияCt ndash пороговый цикл

Преимущества ПЦР в реальном времениbull Отсутствие этапа электрофореза

bull Снижение риска контаминации

bull Возможность контролировать амплификацию на каждом цикле

bull Количественная оценка исходной матрицы

bull Более высокая специфичность и чувствительность

bull Реактивы не намного дороже обычной ПЦР

Недостатки ПЦР в реальном времениbull Трудности с мультиплексной ПЦР

bull Сложнее оптимизация

bull Высокая стоимость оборудования

1 Научные исследования

ndash амплификация ДНК для гибридизации (блоттинг микрочипы)

ndash амплификация ДНК для секвенирования

ndash клонирование геномной ДНК кДНК

ndash филогенетическое сравнение геномов

ndash генетическое картирование

ndash анализ уровня транскрипции

Применение ПЦР

2 Медицина

ndash генетическое тестирование

ndash типирование тканей (для трансплантации)

ndash тестирование мутаций в онкогенах

ndash диагностика инфекций

3 Судебная медицина

ndash ДНК-дактилоскопия

ndash установление родства

4 Анализ пищевых продуктов детекция ГМО

Применение ПЦР

Применение ПЦР

Залог успеха ПЦР

bull высокая процессивность

bull высокая чувствительность

bull высокая специфичность

bull низкая стоимость быстрота

Получение информации

bull анализ уровня транскрипции

bull ДНК-диагностика

bull генотипирование

Получение материи

bull клонирование ДНК

bull мутагенез

bull секвенирование

Гибридизация нуклеиновых кислот

bull Анализируемая ДНК

bull Зонд

bull Система детекции

Southern blot rarr DNA-microarray

Микрочипы (microarrays)

Affymetrix GeneChip

Гибридизация на микрочипе

1 Получение одноцепочечных меченных молекул ДНК исследуемого образца (ПЦР ОТ-ПЦР)

2 Гибридизация3 Отмывка несвязавшейся ДНК4 Считывание флюоресценции

Микрочип на 40000 проб

Применение микрочипов

bull Анализ экспрессии

bull Сравнительная гибридизация геномов

bull Идентификация организма

bull Анализ полиморфизмов

bull Иммунопреципитация хроматина на чипе

bull Анализ альтернативного сплайсинга

bull Анализ перестроек

Экспрессионный профиль

Сравнение экспрессии

Сравнение экспрессии

Сравнительная гибридизация геномов

Иммунопреципитация хроматина на чипе- для поиска участков связывания белков с ДНК

Химический синтез олигонуклеотидов

Спасибо за внимание

Page 15: Biotech 2011-10-methods

dNTP и ddNTP

Секвенирование (Сэнгер)

Сравнение секвенирования по Максаму-Гилберту и по Сэнгеру

Автоматическое секвенирование

Поиск мутаций с помощью секвенирования

Анализ полиморфизмов

Полногеномное секвенирование

1 Геном разбивается на небольшие перекрывающиеся фрагменты

2 Фрагменты секвенируются3 Сиквенсы собираются в итоговую последовательность

bull картированиеbull перекрывание

Полногеномное секвенированиеподход основанный на картировании

Полногеномное секвенированиеподход основанный на перекрывании

Проект laquoГеном человекаraquo1990-2003

Джеймс Уотсон и Крейг Вентер ndash первые люди с индивидуальными прочитанными геномами

Международный консорциум Celera Genomics

Метод Hierarchical shotgun Whole-genome shotgun

Планируемые сроки 1990 ndash 2005 1998 ndash раньше гос проекта

Планируемый бюджет 3 млрд $ 300 млн $

Доступность результатов

Полностью доступны Полностью запатентованы

laquoГеном человекаraquoГосударственный проект vs частная компания

laquoГеном человекаraquoГосударственный проект vs частная компания

1990 1995 2000 2003

3 500 000 000 $

laquoГеном человекаraquo

Стоимость секвенирования одного генома

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

ldquoSangerrdquo ldquoNGSrdquo

1 000 000 000 $

1 000 000 $

100 000 000 $

10 000 000 $

100 000 $

10 000 $

tSMS (True Single Molecule Sequencing)Helicos

SMRT sequencing (Single-Molecule Real-Time sequencing)Pacific Biosciences

Полимеразная цепная реакция (ПЦР)

1983 г Кэри Муллис

ndash метод позволяющий избирательно синтезировать большие количества

определённых фрагментов ДНК

bull laquoПолимеразнаяraquo - используется фермент ДНК-полимеразаbull laquoЦепнаяraquo - состоит из повторяющихся циклов количество ДНК с каждым циклом увеличивается в геометрической прогрессии

Компоненты ПЦР

Праймеры Определяют амплифицируемый участок

dNTP laquoСтроительный материалraquo

KClМоновалентные катион необходим для оптимальной гибридизации праймеров

Tris Поддержание оптимального для ферментативной реакции рН

MgCl2 Бивалентный катион необходим для работы фермента

Полимераза Осуществляет синтез ДНК

Матрица Анализируемый образец ДНК

Буф

ер

Этапы ПЦРПредварительная денатурация

~950C 1-10 мин

25-50 циклов

Денатурация ~950C 10-60 сек

Отжиг 50-700C 10-60 сек

Элонгация 68-720C 10-180 сек

Финальная элонгация

68-720C 7-10 мин

Полимераза

5`-3` полимеразная активность

Полимераза Процессивность Активности

Taq

(Thermus aquaticus)3-5 тпн

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

Pfu

(Pyrococcus furiosus)1-2 тпн

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

3rarr5 экзонуклеазная

Tth

(Thermus thermophilus)

3-5 тпн

(800 пн для

ревертазной активности)

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

5rarr3 ревертазная

Pwo

(Pyrococcus woesei)3 тпн

5rarr3 полимеразная

3rarr5 экзонуклеазная

Полимераза

5`-3` экзонуклеазная активность

3`-5` экзонуклеазная активность

Стадии ПЦР

Амплификаторы

Термостатированиеbull твёрдый термоблок (элемент Пельтье)bull жидкостьbull поток воздуха

Клонирование ДНК и кДНК

ДНК-дактилоскопия

Сайт-специфический мутагенез

ПЦР для клонирования в вектор

Аллель-специфичная ПЦР- анализ точечных полиморфизмов

Асимметричная ПЦР- наработка одноцепочечного продукта

Инвертированная ПЦР- исследование фланкирующих областей

Вложенная ПЦР- уменьшение числа побочных продуктов реакции

ПЦР в реальном времени

bull одновременная амплификация и измерение количества продукта

bull наличие флюоресцентного красителя в смеси

bull наличие оптического блока в амплификаторе

Системы детекции

1 Неспецифичные

ndash интеркалирующие красители (SYBR Green и др)

2 Специфичные

ndash линейные разрушаемые пробы (TaqMan)

ndash laquoмолекулярные маячкиraquo (beacons)

ndash примыкающие пробы

SYBR Green

Линейные разрушаемые пробы(TaqMan = Taq-polymerase + Pac-Man)

laquoМолекулярные маячкиraquo(molecular beacons)

Примыкающие пробы

Флюорофоры и гасители флюоресценции

Представление результатов ПЦР в реальном времени

линейный lg

Денатурация

Плавление после ПЦР

обратная производная

Плавление после ПЦР

Количественная ПЦР

bull Подсчёт числа копий генов

bull Анализ представленности транскриптов

bull Оценка инфекционной нагрузки

Количественная ПЦР

серия 10-кратных разведений

threshold ndash пороговая флюоресценцияCt ndash пороговый цикл

Преимущества ПЦР в реальном времениbull Отсутствие этапа электрофореза

bull Снижение риска контаминации

bull Возможность контролировать амплификацию на каждом цикле

bull Количественная оценка исходной матрицы

bull Более высокая специфичность и чувствительность

bull Реактивы не намного дороже обычной ПЦР

Недостатки ПЦР в реальном времениbull Трудности с мультиплексной ПЦР

bull Сложнее оптимизация

bull Высокая стоимость оборудования

1 Научные исследования

ndash амплификация ДНК для гибридизации (блоттинг микрочипы)

ndash амплификация ДНК для секвенирования

ndash клонирование геномной ДНК кДНК

ndash филогенетическое сравнение геномов

ndash генетическое картирование

ndash анализ уровня транскрипции

Применение ПЦР

2 Медицина

ndash генетическое тестирование

ndash типирование тканей (для трансплантации)

ndash тестирование мутаций в онкогенах

ndash диагностика инфекций

3 Судебная медицина

ndash ДНК-дактилоскопия

ndash установление родства

4 Анализ пищевых продуктов детекция ГМО

Применение ПЦР

Применение ПЦР

Залог успеха ПЦР

bull высокая процессивность

bull высокая чувствительность

bull высокая специфичность

bull низкая стоимость быстрота

Получение информации

bull анализ уровня транскрипции

bull ДНК-диагностика

bull генотипирование

Получение материи

bull клонирование ДНК

bull мутагенез

bull секвенирование

Гибридизация нуклеиновых кислот

bull Анализируемая ДНК

bull Зонд

bull Система детекции

Southern blot rarr DNA-microarray

Микрочипы (microarrays)

Affymetrix GeneChip

Гибридизация на микрочипе

1 Получение одноцепочечных меченных молекул ДНК исследуемого образца (ПЦР ОТ-ПЦР)

2 Гибридизация3 Отмывка несвязавшейся ДНК4 Считывание флюоресценции

Микрочип на 40000 проб

Применение микрочипов

bull Анализ экспрессии

bull Сравнительная гибридизация геномов

bull Идентификация организма

bull Анализ полиморфизмов

bull Иммунопреципитация хроматина на чипе

bull Анализ альтернативного сплайсинга

bull Анализ перестроек

Экспрессионный профиль

Сравнение экспрессии

Сравнение экспрессии

Сравнительная гибридизация геномов

Иммунопреципитация хроматина на чипе- для поиска участков связывания белков с ДНК

Химический синтез олигонуклеотидов

Спасибо за внимание

Page 16: Biotech 2011-10-methods

Секвенирование (Сэнгер)

Сравнение секвенирования по Максаму-Гилберту и по Сэнгеру

Автоматическое секвенирование

Поиск мутаций с помощью секвенирования

Анализ полиморфизмов

Полногеномное секвенирование

1 Геном разбивается на небольшие перекрывающиеся фрагменты

2 Фрагменты секвенируются3 Сиквенсы собираются в итоговую последовательность

bull картированиеbull перекрывание

Полногеномное секвенированиеподход основанный на картировании

Полногеномное секвенированиеподход основанный на перекрывании

Проект laquoГеном человекаraquo1990-2003

Джеймс Уотсон и Крейг Вентер ndash первые люди с индивидуальными прочитанными геномами

Международный консорциум Celera Genomics

Метод Hierarchical shotgun Whole-genome shotgun

Планируемые сроки 1990 ndash 2005 1998 ndash раньше гос проекта

Планируемый бюджет 3 млрд $ 300 млн $

Доступность результатов

Полностью доступны Полностью запатентованы

laquoГеном человекаraquoГосударственный проект vs частная компания

laquoГеном человекаraquoГосударственный проект vs частная компания

1990 1995 2000 2003

3 500 000 000 $

laquoГеном человекаraquo

Стоимость секвенирования одного генома

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

ldquoSangerrdquo ldquoNGSrdquo

1 000 000 000 $

1 000 000 $

100 000 000 $

10 000 000 $

100 000 $

10 000 $

tSMS (True Single Molecule Sequencing)Helicos

SMRT sequencing (Single-Molecule Real-Time sequencing)Pacific Biosciences

Полимеразная цепная реакция (ПЦР)

1983 г Кэри Муллис

ndash метод позволяющий избирательно синтезировать большие количества

определённых фрагментов ДНК

bull laquoПолимеразнаяraquo - используется фермент ДНК-полимеразаbull laquoЦепнаяraquo - состоит из повторяющихся циклов количество ДНК с каждым циклом увеличивается в геометрической прогрессии

Компоненты ПЦР

Праймеры Определяют амплифицируемый участок

dNTP laquoСтроительный материалraquo

KClМоновалентные катион необходим для оптимальной гибридизации праймеров

Tris Поддержание оптимального для ферментативной реакции рН

MgCl2 Бивалентный катион необходим для работы фермента

Полимераза Осуществляет синтез ДНК

Матрица Анализируемый образец ДНК

Буф

ер

Этапы ПЦРПредварительная денатурация

~950C 1-10 мин

25-50 циклов

Денатурация ~950C 10-60 сек

Отжиг 50-700C 10-60 сек

Элонгация 68-720C 10-180 сек

Финальная элонгация

68-720C 7-10 мин

Полимераза

5`-3` полимеразная активность

Полимераза Процессивность Активности

Taq

(Thermus aquaticus)3-5 тпн

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

Pfu

(Pyrococcus furiosus)1-2 тпн

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

3rarr5 экзонуклеазная

Tth

(Thermus thermophilus)

3-5 тпн

(800 пн для

ревертазной активности)

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

5rarr3 ревертазная

Pwo

(Pyrococcus woesei)3 тпн

5rarr3 полимеразная

3rarr5 экзонуклеазная

Полимераза

5`-3` экзонуклеазная активность

3`-5` экзонуклеазная активность

Стадии ПЦР

Амплификаторы

Термостатированиеbull твёрдый термоблок (элемент Пельтье)bull жидкостьbull поток воздуха

Клонирование ДНК и кДНК

ДНК-дактилоскопия

Сайт-специфический мутагенез

ПЦР для клонирования в вектор

Аллель-специфичная ПЦР- анализ точечных полиморфизмов

Асимметричная ПЦР- наработка одноцепочечного продукта

Инвертированная ПЦР- исследование фланкирующих областей

Вложенная ПЦР- уменьшение числа побочных продуктов реакции

ПЦР в реальном времени

bull одновременная амплификация и измерение количества продукта

bull наличие флюоресцентного красителя в смеси

bull наличие оптического блока в амплификаторе

Системы детекции

1 Неспецифичные

ndash интеркалирующие красители (SYBR Green и др)

2 Специфичные

ndash линейные разрушаемые пробы (TaqMan)

ndash laquoмолекулярные маячкиraquo (beacons)

ndash примыкающие пробы

SYBR Green

Линейные разрушаемые пробы(TaqMan = Taq-polymerase + Pac-Man)

laquoМолекулярные маячкиraquo(molecular beacons)

Примыкающие пробы

Флюорофоры и гасители флюоресценции

Представление результатов ПЦР в реальном времени

линейный lg

Денатурация

Плавление после ПЦР

обратная производная

Плавление после ПЦР

Количественная ПЦР

bull Подсчёт числа копий генов

bull Анализ представленности транскриптов

bull Оценка инфекционной нагрузки

Количественная ПЦР

серия 10-кратных разведений

threshold ndash пороговая флюоресценцияCt ndash пороговый цикл

Преимущества ПЦР в реальном времениbull Отсутствие этапа электрофореза

bull Снижение риска контаминации

bull Возможность контролировать амплификацию на каждом цикле

bull Количественная оценка исходной матрицы

bull Более высокая специфичность и чувствительность

bull Реактивы не намного дороже обычной ПЦР

Недостатки ПЦР в реальном времениbull Трудности с мультиплексной ПЦР

bull Сложнее оптимизация

bull Высокая стоимость оборудования

1 Научные исследования

ndash амплификация ДНК для гибридизации (блоттинг микрочипы)

ndash амплификация ДНК для секвенирования

ndash клонирование геномной ДНК кДНК

ndash филогенетическое сравнение геномов

ndash генетическое картирование

ndash анализ уровня транскрипции

Применение ПЦР

2 Медицина

ndash генетическое тестирование

ndash типирование тканей (для трансплантации)

ndash тестирование мутаций в онкогенах

ndash диагностика инфекций

3 Судебная медицина

ndash ДНК-дактилоскопия

ndash установление родства

4 Анализ пищевых продуктов детекция ГМО

Применение ПЦР

Применение ПЦР

Залог успеха ПЦР

bull высокая процессивность

bull высокая чувствительность

bull высокая специфичность

bull низкая стоимость быстрота

Получение информации

bull анализ уровня транскрипции

bull ДНК-диагностика

bull генотипирование

Получение материи

bull клонирование ДНК

bull мутагенез

bull секвенирование

Гибридизация нуклеиновых кислот

bull Анализируемая ДНК

bull Зонд

bull Система детекции

Southern blot rarr DNA-microarray

Микрочипы (microarrays)

Affymetrix GeneChip

Гибридизация на микрочипе

1 Получение одноцепочечных меченных молекул ДНК исследуемого образца (ПЦР ОТ-ПЦР)

2 Гибридизация3 Отмывка несвязавшейся ДНК4 Считывание флюоресценции

Микрочип на 40000 проб

Применение микрочипов

bull Анализ экспрессии

bull Сравнительная гибридизация геномов

bull Идентификация организма

bull Анализ полиморфизмов

bull Иммунопреципитация хроматина на чипе

bull Анализ альтернативного сплайсинга

bull Анализ перестроек

Экспрессионный профиль

Сравнение экспрессии

Сравнение экспрессии

Сравнительная гибридизация геномов

Иммунопреципитация хроматина на чипе- для поиска участков связывания белков с ДНК

Химический синтез олигонуклеотидов

Спасибо за внимание

Page 17: Biotech 2011-10-methods

Сравнение секвенирования по Максаму-Гилберту и по Сэнгеру

Автоматическое секвенирование

Поиск мутаций с помощью секвенирования

Анализ полиморфизмов

Полногеномное секвенирование

1 Геном разбивается на небольшие перекрывающиеся фрагменты

2 Фрагменты секвенируются3 Сиквенсы собираются в итоговую последовательность

bull картированиеbull перекрывание

Полногеномное секвенированиеподход основанный на картировании

Полногеномное секвенированиеподход основанный на перекрывании

Проект laquoГеном человекаraquo1990-2003

Джеймс Уотсон и Крейг Вентер ndash первые люди с индивидуальными прочитанными геномами

Международный консорциум Celera Genomics

Метод Hierarchical shotgun Whole-genome shotgun

Планируемые сроки 1990 ndash 2005 1998 ndash раньше гос проекта

Планируемый бюджет 3 млрд $ 300 млн $

Доступность результатов

Полностью доступны Полностью запатентованы

laquoГеном человекаraquoГосударственный проект vs частная компания

laquoГеном человекаraquoГосударственный проект vs частная компания

1990 1995 2000 2003

3 500 000 000 $

laquoГеном человекаraquo

Стоимость секвенирования одного генома

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

ldquoSangerrdquo ldquoNGSrdquo

1 000 000 000 $

1 000 000 $

100 000 000 $

10 000 000 $

100 000 $

10 000 $

tSMS (True Single Molecule Sequencing)Helicos

SMRT sequencing (Single-Molecule Real-Time sequencing)Pacific Biosciences

Полимеразная цепная реакция (ПЦР)

1983 г Кэри Муллис

ndash метод позволяющий избирательно синтезировать большие количества

определённых фрагментов ДНК

bull laquoПолимеразнаяraquo - используется фермент ДНК-полимеразаbull laquoЦепнаяraquo - состоит из повторяющихся циклов количество ДНК с каждым циклом увеличивается в геометрической прогрессии

Компоненты ПЦР

Праймеры Определяют амплифицируемый участок

dNTP laquoСтроительный материалraquo

KClМоновалентные катион необходим для оптимальной гибридизации праймеров

Tris Поддержание оптимального для ферментативной реакции рН

MgCl2 Бивалентный катион необходим для работы фермента

Полимераза Осуществляет синтез ДНК

Матрица Анализируемый образец ДНК

Буф

ер

Этапы ПЦРПредварительная денатурация

~950C 1-10 мин

25-50 циклов

Денатурация ~950C 10-60 сек

Отжиг 50-700C 10-60 сек

Элонгация 68-720C 10-180 сек

Финальная элонгация

68-720C 7-10 мин

Полимераза

5`-3` полимеразная активность

Полимераза Процессивность Активности

Taq

(Thermus aquaticus)3-5 тпн

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

Pfu

(Pyrococcus furiosus)1-2 тпн

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

3rarr5 экзонуклеазная

Tth

(Thermus thermophilus)

3-5 тпн

(800 пн для

ревертазной активности)

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

5rarr3 ревертазная

Pwo

(Pyrococcus woesei)3 тпн

5rarr3 полимеразная

3rarr5 экзонуклеазная

Полимераза

5`-3` экзонуклеазная активность

3`-5` экзонуклеазная активность

Стадии ПЦР

Амплификаторы

Термостатированиеbull твёрдый термоблок (элемент Пельтье)bull жидкостьbull поток воздуха

Клонирование ДНК и кДНК

ДНК-дактилоскопия

Сайт-специфический мутагенез

ПЦР для клонирования в вектор

Аллель-специфичная ПЦР- анализ точечных полиморфизмов

Асимметричная ПЦР- наработка одноцепочечного продукта

Инвертированная ПЦР- исследование фланкирующих областей

Вложенная ПЦР- уменьшение числа побочных продуктов реакции

ПЦР в реальном времени

bull одновременная амплификация и измерение количества продукта

bull наличие флюоресцентного красителя в смеси

bull наличие оптического блока в амплификаторе

Системы детекции

1 Неспецифичные

ndash интеркалирующие красители (SYBR Green и др)

2 Специфичные

ndash линейные разрушаемые пробы (TaqMan)

ndash laquoмолекулярные маячкиraquo (beacons)

ndash примыкающие пробы

SYBR Green

Линейные разрушаемые пробы(TaqMan = Taq-polymerase + Pac-Man)

laquoМолекулярные маячкиraquo(molecular beacons)

Примыкающие пробы

Флюорофоры и гасители флюоресценции

Представление результатов ПЦР в реальном времени

линейный lg

Денатурация

Плавление после ПЦР

обратная производная

Плавление после ПЦР

Количественная ПЦР

bull Подсчёт числа копий генов

bull Анализ представленности транскриптов

bull Оценка инфекционной нагрузки

Количественная ПЦР

серия 10-кратных разведений

threshold ndash пороговая флюоресценцияCt ndash пороговый цикл

Преимущества ПЦР в реальном времениbull Отсутствие этапа электрофореза

bull Снижение риска контаминации

bull Возможность контролировать амплификацию на каждом цикле

bull Количественная оценка исходной матрицы

bull Более высокая специфичность и чувствительность

bull Реактивы не намного дороже обычной ПЦР

Недостатки ПЦР в реальном времениbull Трудности с мультиплексной ПЦР

bull Сложнее оптимизация

bull Высокая стоимость оборудования

1 Научные исследования

ndash амплификация ДНК для гибридизации (блоттинг микрочипы)

ndash амплификация ДНК для секвенирования

ndash клонирование геномной ДНК кДНК

ndash филогенетическое сравнение геномов

ndash генетическое картирование

ndash анализ уровня транскрипции

Применение ПЦР

2 Медицина

ndash генетическое тестирование

ndash типирование тканей (для трансплантации)

ndash тестирование мутаций в онкогенах

ndash диагностика инфекций

3 Судебная медицина

ndash ДНК-дактилоскопия

ndash установление родства

4 Анализ пищевых продуктов детекция ГМО

Применение ПЦР

Применение ПЦР

Залог успеха ПЦР

bull высокая процессивность

bull высокая чувствительность

bull высокая специфичность

bull низкая стоимость быстрота

Получение информации

bull анализ уровня транскрипции

bull ДНК-диагностика

bull генотипирование

Получение материи

bull клонирование ДНК

bull мутагенез

bull секвенирование

Гибридизация нуклеиновых кислот

bull Анализируемая ДНК

bull Зонд

bull Система детекции

Southern blot rarr DNA-microarray

Микрочипы (microarrays)

Affymetrix GeneChip

Гибридизация на микрочипе

1 Получение одноцепочечных меченных молекул ДНК исследуемого образца (ПЦР ОТ-ПЦР)

2 Гибридизация3 Отмывка несвязавшейся ДНК4 Считывание флюоресценции

Микрочип на 40000 проб

Применение микрочипов

bull Анализ экспрессии

bull Сравнительная гибридизация геномов

bull Идентификация организма

bull Анализ полиморфизмов

bull Иммунопреципитация хроматина на чипе

bull Анализ альтернативного сплайсинга

bull Анализ перестроек

Экспрессионный профиль

Сравнение экспрессии

Сравнение экспрессии

Сравнительная гибридизация геномов

Иммунопреципитация хроматина на чипе- для поиска участков связывания белков с ДНК

Химический синтез олигонуклеотидов

Спасибо за внимание

Page 18: Biotech 2011-10-methods

Автоматическое секвенирование

Поиск мутаций с помощью секвенирования

Анализ полиморфизмов

Полногеномное секвенирование

1 Геном разбивается на небольшие перекрывающиеся фрагменты

2 Фрагменты секвенируются3 Сиквенсы собираются в итоговую последовательность

bull картированиеbull перекрывание

Полногеномное секвенированиеподход основанный на картировании

Полногеномное секвенированиеподход основанный на перекрывании

Проект laquoГеном человекаraquo1990-2003

Джеймс Уотсон и Крейг Вентер ndash первые люди с индивидуальными прочитанными геномами

Международный консорциум Celera Genomics

Метод Hierarchical shotgun Whole-genome shotgun

Планируемые сроки 1990 ndash 2005 1998 ndash раньше гос проекта

Планируемый бюджет 3 млрд $ 300 млн $

Доступность результатов

Полностью доступны Полностью запатентованы

laquoГеном человекаraquoГосударственный проект vs частная компания

laquoГеном человекаraquoГосударственный проект vs частная компания

1990 1995 2000 2003

3 500 000 000 $

laquoГеном человекаraquo

Стоимость секвенирования одного генома

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

ldquoSangerrdquo ldquoNGSrdquo

1 000 000 000 $

1 000 000 $

100 000 000 $

10 000 000 $

100 000 $

10 000 $

tSMS (True Single Molecule Sequencing)Helicos

SMRT sequencing (Single-Molecule Real-Time sequencing)Pacific Biosciences

Полимеразная цепная реакция (ПЦР)

1983 г Кэри Муллис

ndash метод позволяющий избирательно синтезировать большие количества

определённых фрагментов ДНК

bull laquoПолимеразнаяraquo - используется фермент ДНК-полимеразаbull laquoЦепнаяraquo - состоит из повторяющихся циклов количество ДНК с каждым циклом увеличивается в геометрической прогрессии

Компоненты ПЦР

Праймеры Определяют амплифицируемый участок

dNTP laquoСтроительный материалraquo

KClМоновалентные катион необходим для оптимальной гибридизации праймеров

Tris Поддержание оптимального для ферментативной реакции рН

MgCl2 Бивалентный катион необходим для работы фермента

Полимераза Осуществляет синтез ДНК

Матрица Анализируемый образец ДНК

Буф

ер

Этапы ПЦРПредварительная денатурация

~950C 1-10 мин

25-50 циклов

Денатурация ~950C 10-60 сек

Отжиг 50-700C 10-60 сек

Элонгация 68-720C 10-180 сек

Финальная элонгация

68-720C 7-10 мин

Полимераза

5`-3` полимеразная активность

Полимераза Процессивность Активности

Taq

(Thermus aquaticus)3-5 тпн

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

Pfu

(Pyrococcus furiosus)1-2 тпн

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

3rarr5 экзонуклеазная

Tth

(Thermus thermophilus)

3-5 тпн

(800 пн для

ревертазной активности)

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

5rarr3 ревертазная

Pwo

(Pyrococcus woesei)3 тпн

5rarr3 полимеразная

3rarr5 экзонуклеазная

Полимераза

5`-3` экзонуклеазная активность

3`-5` экзонуклеазная активность

Стадии ПЦР

Амплификаторы

Термостатированиеbull твёрдый термоблок (элемент Пельтье)bull жидкостьbull поток воздуха

Клонирование ДНК и кДНК

ДНК-дактилоскопия

Сайт-специфический мутагенез

ПЦР для клонирования в вектор

Аллель-специфичная ПЦР- анализ точечных полиморфизмов

Асимметричная ПЦР- наработка одноцепочечного продукта

Инвертированная ПЦР- исследование фланкирующих областей

Вложенная ПЦР- уменьшение числа побочных продуктов реакции

ПЦР в реальном времени

bull одновременная амплификация и измерение количества продукта

bull наличие флюоресцентного красителя в смеси

bull наличие оптического блока в амплификаторе

Системы детекции

1 Неспецифичные

ndash интеркалирующие красители (SYBR Green и др)

2 Специфичные

ndash линейные разрушаемые пробы (TaqMan)

ndash laquoмолекулярные маячкиraquo (beacons)

ndash примыкающие пробы

SYBR Green

Линейные разрушаемые пробы(TaqMan = Taq-polymerase + Pac-Man)

laquoМолекулярные маячкиraquo(molecular beacons)

Примыкающие пробы

Флюорофоры и гасители флюоресценции

Представление результатов ПЦР в реальном времени

линейный lg

Денатурация

Плавление после ПЦР

обратная производная

Плавление после ПЦР

Количественная ПЦР

bull Подсчёт числа копий генов

bull Анализ представленности транскриптов

bull Оценка инфекционной нагрузки

Количественная ПЦР

серия 10-кратных разведений

threshold ndash пороговая флюоресценцияCt ndash пороговый цикл

Преимущества ПЦР в реальном времениbull Отсутствие этапа электрофореза

bull Снижение риска контаминации

bull Возможность контролировать амплификацию на каждом цикле

bull Количественная оценка исходной матрицы

bull Более высокая специфичность и чувствительность

bull Реактивы не намного дороже обычной ПЦР

Недостатки ПЦР в реальном времениbull Трудности с мультиплексной ПЦР

bull Сложнее оптимизация

bull Высокая стоимость оборудования

1 Научные исследования

ndash амплификация ДНК для гибридизации (блоттинг микрочипы)

ndash амплификация ДНК для секвенирования

ndash клонирование геномной ДНК кДНК

ndash филогенетическое сравнение геномов

ndash генетическое картирование

ndash анализ уровня транскрипции

Применение ПЦР

2 Медицина

ndash генетическое тестирование

ndash типирование тканей (для трансплантации)

ndash тестирование мутаций в онкогенах

ndash диагностика инфекций

3 Судебная медицина

ndash ДНК-дактилоскопия

ndash установление родства

4 Анализ пищевых продуктов детекция ГМО

Применение ПЦР

Применение ПЦР

Залог успеха ПЦР

bull высокая процессивность

bull высокая чувствительность

bull высокая специфичность

bull низкая стоимость быстрота

Получение информации

bull анализ уровня транскрипции

bull ДНК-диагностика

bull генотипирование

Получение материи

bull клонирование ДНК

bull мутагенез

bull секвенирование

Гибридизация нуклеиновых кислот

bull Анализируемая ДНК

bull Зонд

bull Система детекции

Southern blot rarr DNA-microarray

Микрочипы (microarrays)

Affymetrix GeneChip

Гибридизация на микрочипе

1 Получение одноцепочечных меченных молекул ДНК исследуемого образца (ПЦР ОТ-ПЦР)

2 Гибридизация3 Отмывка несвязавшейся ДНК4 Считывание флюоресценции

Микрочип на 40000 проб

Применение микрочипов

bull Анализ экспрессии

bull Сравнительная гибридизация геномов

bull Идентификация организма

bull Анализ полиморфизмов

bull Иммунопреципитация хроматина на чипе

bull Анализ альтернативного сплайсинга

bull Анализ перестроек

Экспрессионный профиль

Сравнение экспрессии

Сравнение экспрессии

Сравнительная гибридизация геномов

Иммунопреципитация хроматина на чипе- для поиска участков связывания белков с ДНК

Химический синтез олигонуклеотидов

Спасибо за внимание

Page 19: Biotech 2011-10-methods

Поиск мутаций с помощью секвенирования

Анализ полиморфизмов

Полногеномное секвенирование

1 Геном разбивается на небольшие перекрывающиеся фрагменты

2 Фрагменты секвенируются3 Сиквенсы собираются в итоговую последовательность

bull картированиеbull перекрывание

Полногеномное секвенированиеподход основанный на картировании

Полногеномное секвенированиеподход основанный на перекрывании

Проект laquoГеном человекаraquo1990-2003

Джеймс Уотсон и Крейг Вентер ndash первые люди с индивидуальными прочитанными геномами

Международный консорциум Celera Genomics

Метод Hierarchical shotgun Whole-genome shotgun

Планируемые сроки 1990 ndash 2005 1998 ndash раньше гос проекта

Планируемый бюджет 3 млрд $ 300 млн $

Доступность результатов

Полностью доступны Полностью запатентованы

laquoГеном человекаraquoГосударственный проект vs частная компания

laquoГеном человекаraquoГосударственный проект vs частная компания

1990 1995 2000 2003

3 500 000 000 $

laquoГеном человекаraquo

Стоимость секвенирования одного генома

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

ldquoSangerrdquo ldquoNGSrdquo

1 000 000 000 $

1 000 000 $

100 000 000 $

10 000 000 $

100 000 $

10 000 $

tSMS (True Single Molecule Sequencing)Helicos

SMRT sequencing (Single-Molecule Real-Time sequencing)Pacific Biosciences

Полимеразная цепная реакция (ПЦР)

1983 г Кэри Муллис

ndash метод позволяющий избирательно синтезировать большие количества

определённых фрагментов ДНК

bull laquoПолимеразнаяraquo - используется фермент ДНК-полимеразаbull laquoЦепнаяraquo - состоит из повторяющихся циклов количество ДНК с каждым циклом увеличивается в геометрической прогрессии

Компоненты ПЦР

Праймеры Определяют амплифицируемый участок

dNTP laquoСтроительный материалraquo

KClМоновалентные катион необходим для оптимальной гибридизации праймеров

Tris Поддержание оптимального для ферментативной реакции рН

MgCl2 Бивалентный катион необходим для работы фермента

Полимераза Осуществляет синтез ДНК

Матрица Анализируемый образец ДНК

Буф

ер

Этапы ПЦРПредварительная денатурация

~950C 1-10 мин

25-50 циклов

Денатурация ~950C 10-60 сек

Отжиг 50-700C 10-60 сек

Элонгация 68-720C 10-180 сек

Финальная элонгация

68-720C 7-10 мин

Полимераза

5`-3` полимеразная активность

Полимераза Процессивность Активности

Taq

(Thermus aquaticus)3-5 тпн

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

Pfu

(Pyrococcus furiosus)1-2 тпн

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

3rarr5 экзонуклеазная

Tth

(Thermus thermophilus)

3-5 тпн

(800 пн для

ревертазной активности)

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

5rarr3 ревертазная

Pwo

(Pyrococcus woesei)3 тпн

5rarr3 полимеразная

3rarr5 экзонуклеазная

Полимераза

5`-3` экзонуклеазная активность

3`-5` экзонуклеазная активность

Стадии ПЦР

Амплификаторы

Термостатированиеbull твёрдый термоблок (элемент Пельтье)bull жидкостьbull поток воздуха

Клонирование ДНК и кДНК

ДНК-дактилоскопия

Сайт-специфический мутагенез

ПЦР для клонирования в вектор

Аллель-специфичная ПЦР- анализ точечных полиморфизмов

Асимметричная ПЦР- наработка одноцепочечного продукта

Инвертированная ПЦР- исследование фланкирующих областей

Вложенная ПЦР- уменьшение числа побочных продуктов реакции

ПЦР в реальном времени

bull одновременная амплификация и измерение количества продукта

bull наличие флюоресцентного красителя в смеси

bull наличие оптического блока в амплификаторе

Системы детекции

1 Неспецифичные

ndash интеркалирующие красители (SYBR Green и др)

2 Специфичные

ndash линейные разрушаемые пробы (TaqMan)

ndash laquoмолекулярные маячкиraquo (beacons)

ndash примыкающие пробы

SYBR Green

Линейные разрушаемые пробы(TaqMan = Taq-polymerase + Pac-Man)

laquoМолекулярные маячкиraquo(molecular beacons)

Примыкающие пробы

Флюорофоры и гасители флюоресценции

Представление результатов ПЦР в реальном времени

линейный lg

Денатурация

Плавление после ПЦР

обратная производная

Плавление после ПЦР

Количественная ПЦР

bull Подсчёт числа копий генов

bull Анализ представленности транскриптов

bull Оценка инфекционной нагрузки

Количественная ПЦР

серия 10-кратных разведений

threshold ndash пороговая флюоресценцияCt ndash пороговый цикл

Преимущества ПЦР в реальном времениbull Отсутствие этапа электрофореза

bull Снижение риска контаминации

bull Возможность контролировать амплификацию на каждом цикле

bull Количественная оценка исходной матрицы

bull Более высокая специфичность и чувствительность

bull Реактивы не намного дороже обычной ПЦР

Недостатки ПЦР в реальном времениbull Трудности с мультиплексной ПЦР

bull Сложнее оптимизация

bull Высокая стоимость оборудования

1 Научные исследования

ndash амплификация ДНК для гибридизации (блоттинг микрочипы)

ndash амплификация ДНК для секвенирования

ndash клонирование геномной ДНК кДНК

ndash филогенетическое сравнение геномов

ndash генетическое картирование

ndash анализ уровня транскрипции

Применение ПЦР

2 Медицина

ndash генетическое тестирование

ndash типирование тканей (для трансплантации)

ndash тестирование мутаций в онкогенах

ndash диагностика инфекций

3 Судебная медицина

ndash ДНК-дактилоскопия

ndash установление родства

4 Анализ пищевых продуктов детекция ГМО

Применение ПЦР

Применение ПЦР

Залог успеха ПЦР

bull высокая процессивность

bull высокая чувствительность

bull высокая специфичность

bull низкая стоимость быстрота

Получение информации

bull анализ уровня транскрипции

bull ДНК-диагностика

bull генотипирование

Получение материи

bull клонирование ДНК

bull мутагенез

bull секвенирование

Гибридизация нуклеиновых кислот

bull Анализируемая ДНК

bull Зонд

bull Система детекции

Southern blot rarr DNA-microarray

Микрочипы (microarrays)

Affymetrix GeneChip

Гибридизация на микрочипе

1 Получение одноцепочечных меченных молекул ДНК исследуемого образца (ПЦР ОТ-ПЦР)

2 Гибридизация3 Отмывка несвязавшейся ДНК4 Считывание флюоресценции

Микрочип на 40000 проб

Применение микрочипов

bull Анализ экспрессии

bull Сравнительная гибридизация геномов

bull Идентификация организма

bull Анализ полиморфизмов

bull Иммунопреципитация хроматина на чипе

bull Анализ альтернативного сплайсинга

bull Анализ перестроек

Экспрессионный профиль

Сравнение экспрессии

Сравнение экспрессии

Сравнительная гибридизация геномов

Иммунопреципитация хроматина на чипе- для поиска участков связывания белков с ДНК

Химический синтез олигонуклеотидов

Спасибо за внимание

Page 20: Biotech 2011-10-methods

Анализ полиморфизмов

Полногеномное секвенирование

1 Геном разбивается на небольшие перекрывающиеся фрагменты

2 Фрагменты секвенируются3 Сиквенсы собираются в итоговую последовательность

bull картированиеbull перекрывание

Полногеномное секвенированиеподход основанный на картировании

Полногеномное секвенированиеподход основанный на перекрывании

Проект laquoГеном человекаraquo1990-2003

Джеймс Уотсон и Крейг Вентер ndash первые люди с индивидуальными прочитанными геномами

Международный консорциум Celera Genomics

Метод Hierarchical shotgun Whole-genome shotgun

Планируемые сроки 1990 ndash 2005 1998 ndash раньше гос проекта

Планируемый бюджет 3 млрд $ 300 млн $

Доступность результатов

Полностью доступны Полностью запатентованы

laquoГеном человекаraquoГосударственный проект vs частная компания

laquoГеном человекаraquoГосударственный проект vs частная компания

1990 1995 2000 2003

3 500 000 000 $

laquoГеном человекаraquo

Стоимость секвенирования одного генома

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

ldquoSangerrdquo ldquoNGSrdquo

1 000 000 000 $

1 000 000 $

100 000 000 $

10 000 000 $

100 000 $

10 000 $

tSMS (True Single Molecule Sequencing)Helicos

SMRT sequencing (Single-Molecule Real-Time sequencing)Pacific Biosciences

Полимеразная цепная реакция (ПЦР)

1983 г Кэри Муллис

ndash метод позволяющий избирательно синтезировать большие количества

определённых фрагментов ДНК

bull laquoПолимеразнаяraquo - используется фермент ДНК-полимеразаbull laquoЦепнаяraquo - состоит из повторяющихся циклов количество ДНК с каждым циклом увеличивается в геометрической прогрессии

Компоненты ПЦР

Праймеры Определяют амплифицируемый участок

dNTP laquoСтроительный материалraquo

KClМоновалентные катион необходим для оптимальной гибридизации праймеров

Tris Поддержание оптимального для ферментативной реакции рН

MgCl2 Бивалентный катион необходим для работы фермента

Полимераза Осуществляет синтез ДНК

Матрица Анализируемый образец ДНК

Буф

ер

Этапы ПЦРПредварительная денатурация

~950C 1-10 мин

25-50 циклов

Денатурация ~950C 10-60 сек

Отжиг 50-700C 10-60 сек

Элонгация 68-720C 10-180 сек

Финальная элонгация

68-720C 7-10 мин

Полимераза

5`-3` полимеразная активность

Полимераза Процессивность Активности

Taq

(Thermus aquaticus)3-5 тпн

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

Pfu

(Pyrococcus furiosus)1-2 тпн

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

3rarr5 экзонуклеазная

Tth

(Thermus thermophilus)

3-5 тпн

(800 пн для

ревертазной активности)

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

5rarr3 ревертазная

Pwo

(Pyrococcus woesei)3 тпн

5rarr3 полимеразная

3rarr5 экзонуклеазная

Полимераза

5`-3` экзонуклеазная активность

3`-5` экзонуклеазная активность

Стадии ПЦР

Амплификаторы

Термостатированиеbull твёрдый термоблок (элемент Пельтье)bull жидкостьbull поток воздуха

Клонирование ДНК и кДНК

ДНК-дактилоскопия

Сайт-специфический мутагенез

ПЦР для клонирования в вектор

Аллель-специфичная ПЦР- анализ точечных полиморфизмов

Асимметричная ПЦР- наработка одноцепочечного продукта

Инвертированная ПЦР- исследование фланкирующих областей

Вложенная ПЦР- уменьшение числа побочных продуктов реакции

ПЦР в реальном времени

bull одновременная амплификация и измерение количества продукта

bull наличие флюоресцентного красителя в смеси

bull наличие оптического блока в амплификаторе

Системы детекции

1 Неспецифичные

ndash интеркалирующие красители (SYBR Green и др)

2 Специфичные

ndash линейные разрушаемые пробы (TaqMan)

ndash laquoмолекулярные маячкиraquo (beacons)

ndash примыкающие пробы

SYBR Green

Линейные разрушаемые пробы(TaqMan = Taq-polymerase + Pac-Man)

laquoМолекулярные маячкиraquo(molecular beacons)

Примыкающие пробы

Флюорофоры и гасители флюоресценции

Представление результатов ПЦР в реальном времени

линейный lg

Денатурация

Плавление после ПЦР

обратная производная

Плавление после ПЦР

Количественная ПЦР

bull Подсчёт числа копий генов

bull Анализ представленности транскриптов

bull Оценка инфекционной нагрузки

Количественная ПЦР

серия 10-кратных разведений

threshold ndash пороговая флюоресценцияCt ndash пороговый цикл

Преимущества ПЦР в реальном времениbull Отсутствие этапа электрофореза

bull Снижение риска контаминации

bull Возможность контролировать амплификацию на каждом цикле

bull Количественная оценка исходной матрицы

bull Более высокая специфичность и чувствительность

bull Реактивы не намного дороже обычной ПЦР

Недостатки ПЦР в реальном времениbull Трудности с мультиплексной ПЦР

bull Сложнее оптимизация

bull Высокая стоимость оборудования

1 Научные исследования

ndash амплификация ДНК для гибридизации (блоттинг микрочипы)

ndash амплификация ДНК для секвенирования

ndash клонирование геномной ДНК кДНК

ndash филогенетическое сравнение геномов

ndash генетическое картирование

ndash анализ уровня транскрипции

Применение ПЦР

2 Медицина

ndash генетическое тестирование

ndash типирование тканей (для трансплантации)

ndash тестирование мутаций в онкогенах

ndash диагностика инфекций

3 Судебная медицина

ndash ДНК-дактилоскопия

ndash установление родства

4 Анализ пищевых продуктов детекция ГМО

Применение ПЦР

Применение ПЦР

Залог успеха ПЦР

bull высокая процессивность

bull высокая чувствительность

bull высокая специфичность

bull низкая стоимость быстрота

Получение информации

bull анализ уровня транскрипции

bull ДНК-диагностика

bull генотипирование

Получение материи

bull клонирование ДНК

bull мутагенез

bull секвенирование

Гибридизация нуклеиновых кислот

bull Анализируемая ДНК

bull Зонд

bull Система детекции

Southern blot rarr DNA-microarray

Микрочипы (microarrays)

Affymetrix GeneChip

Гибридизация на микрочипе

1 Получение одноцепочечных меченных молекул ДНК исследуемого образца (ПЦР ОТ-ПЦР)

2 Гибридизация3 Отмывка несвязавшейся ДНК4 Считывание флюоресценции

Микрочип на 40000 проб

Применение микрочипов

bull Анализ экспрессии

bull Сравнительная гибридизация геномов

bull Идентификация организма

bull Анализ полиморфизмов

bull Иммунопреципитация хроматина на чипе

bull Анализ альтернативного сплайсинга

bull Анализ перестроек

Экспрессионный профиль

Сравнение экспрессии

Сравнение экспрессии

Сравнительная гибридизация геномов

Иммунопреципитация хроматина на чипе- для поиска участков связывания белков с ДНК

Химический синтез олигонуклеотидов

Спасибо за внимание

Page 21: Biotech 2011-10-methods

Полногеномное секвенирование

1 Геном разбивается на небольшие перекрывающиеся фрагменты

2 Фрагменты секвенируются3 Сиквенсы собираются в итоговую последовательность

bull картированиеbull перекрывание

Полногеномное секвенированиеподход основанный на картировании

Полногеномное секвенированиеподход основанный на перекрывании

Проект laquoГеном человекаraquo1990-2003

Джеймс Уотсон и Крейг Вентер ndash первые люди с индивидуальными прочитанными геномами

Международный консорциум Celera Genomics

Метод Hierarchical shotgun Whole-genome shotgun

Планируемые сроки 1990 ndash 2005 1998 ndash раньше гос проекта

Планируемый бюджет 3 млрд $ 300 млн $

Доступность результатов

Полностью доступны Полностью запатентованы

laquoГеном человекаraquoГосударственный проект vs частная компания

laquoГеном человекаraquoГосударственный проект vs частная компания

1990 1995 2000 2003

3 500 000 000 $

laquoГеном человекаraquo

Стоимость секвенирования одного генома

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

ldquoSangerrdquo ldquoNGSrdquo

1 000 000 000 $

1 000 000 $

100 000 000 $

10 000 000 $

100 000 $

10 000 $

tSMS (True Single Molecule Sequencing)Helicos

SMRT sequencing (Single-Molecule Real-Time sequencing)Pacific Biosciences

Полимеразная цепная реакция (ПЦР)

1983 г Кэри Муллис

ndash метод позволяющий избирательно синтезировать большие количества

определённых фрагментов ДНК

bull laquoПолимеразнаяraquo - используется фермент ДНК-полимеразаbull laquoЦепнаяraquo - состоит из повторяющихся циклов количество ДНК с каждым циклом увеличивается в геометрической прогрессии

Компоненты ПЦР

Праймеры Определяют амплифицируемый участок

dNTP laquoСтроительный материалraquo

KClМоновалентные катион необходим для оптимальной гибридизации праймеров

Tris Поддержание оптимального для ферментативной реакции рН

MgCl2 Бивалентный катион необходим для работы фермента

Полимераза Осуществляет синтез ДНК

Матрица Анализируемый образец ДНК

Буф

ер

Этапы ПЦРПредварительная денатурация

~950C 1-10 мин

25-50 циклов

Денатурация ~950C 10-60 сек

Отжиг 50-700C 10-60 сек

Элонгация 68-720C 10-180 сек

Финальная элонгация

68-720C 7-10 мин

Полимераза

5`-3` полимеразная активность

Полимераза Процессивность Активности

Taq

(Thermus aquaticus)3-5 тпн

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

Pfu

(Pyrococcus furiosus)1-2 тпн

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

3rarr5 экзонуклеазная

Tth

(Thermus thermophilus)

3-5 тпн

(800 пн для

ревертазной активности)

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

5rarr3 ревертазная

Pwo

(Pyrococcus woesei)3 тпн

5rarr3 полимеразная

3rarr5 экзонуклеазная

Полимераза

5`-3` экзонуклеазная активность

3`-5` экзонуклеазная активность

Стадии ПЦР

Амплификаторы

Термостатированиеbull твёрдый термоблок (элемент Пельтье)bull жидкостьbull поток воздуха

Клонирование ДНК и кДНК

ДНК-дактилоскопия

Сайт-специфический мутагенез

ПЦР для клонирования в вектор

Аллель-специфичная ПЦР- анализ точечных полиморфизмов

Асимметричная ПЦР- наработка одноцепочечного продукта

Инвертированная ПЦР- исследование фланкирующих областей

Вложенная ПЦР- уменьшение числа побочных продуктов реакции

ПЦР в реальном времени

bull одновременная амплификация и измерение количества продукта

bull наличие флюоресцентного красителя в смеси

bull наличие оптического блока в амплификаторе

Системы детекции

1 Неспецифичные

ndash интеркалирующие красители (SYBR Green и др)

2 Специфичные

ndash линейные разрушаемые пробы (TaqMan)

ndash laquoмолекулярные маячкиraquo (beacons)

ndash примыкающие пробы

SYBR Green

Линейные разрушаемые пробы(TaqMan = Taq-polymerase + Pac-Man)

laquoМолекулярные маячкиraquo(molecular beacons)

Примыкающие пробы

Флюорофоры и гасители флюоресценции

Представление результатов ПЦР в реальном времени

линейный lg

Денатурация

Плавление после ПЦР

обратная производная

Плавление после ПЦР

Количественная ПЦР

bull Подсчёт числа копий генов

bull Анализ представленности транскриптов

bull Оценка инфекционной нагрузки

Количественная ПЦР

серия 10-кратных разведений

threshold ndash пороговая флюоресценцияCt ndash пороговый цикл

Преимущества ПЦР в реальном времениbull Отсутствие этапа электрофореза

bull Снижение риска контаминации

bull Возможность контролировать амплификацию на каждом цикле

bull Количественная оценка исходной матрицы

bull Более высокая специфичность и чувствительность

bull Реактивы не намного дороже обычной ПЦР

Недостатки ПЦР в реальном времениbull Трудности с мультиплексной ПЦР

bull Сложнее оптимизация

bull Высокая стоимость оборудования

1 Научные исследования

ndash амплификация ДНК для гибридизации (блоттинг микрочипы)

ndash амплификация ДНК для секвенирования

ndash клонирование геномной ДНК кДНК

ndash филогенетическое сравнение геномов

ndash генетическое картирование

ndash анализ уровня транскрипции

Применение ПЦР

2 Медицина

ndash генетическое тестирование

ndash типирование тканей (для трансплантации)

ndash тестирование мутаций в онкогенах

ndash диагностика инфекций

3 Судебная медицина

ndash ДНК-дактилоскопия

ndash установление родства

4 Анализ пищевых продуктов детекция ГМО

Применение ПЦР

Применение ПЦР

Залог успеха ПЦР

bull высокая процессивность

bull высокая чувствительность

bull высокая специфичность

bull низкая стоимость быстрота

Получение информации

bull анализ уровня транскрипции

bull ДНК-диагностика

bull генотипирование

Получение материи

bull клонирование ДНК

bull мутагенез

bull секвенирование

Гибридизация нуклеиновых кислот

bull Анализируемая ДНК

bull Зонд

bull Система детекции

Southern blot rarr DNA-microarray

Микрочипы (microarrays)

Affymetrix GeneChip

Гибридизация на микрочипе

1 Получение одноцепочечных меченных молекул ДНК исследуемого образца (ПЦР ОТ-ПЦР)

2 Гибридизация3 Отмывка несвязавшейся ДНК4 Считывание флюоресценции

Микрочип на 40000 проб

Применение микрочипов

bull Анализ экспрессии

bull Сравнительная гибридизация геномов

bull Идентификация организма

bull Анализ полиморфизмов

bull Иммунопреципитация хроматина на чипе

bull Анализ альтернативного сплайсинга

bull Анализ перестроек

Экспрессионный профиль

Сравнение экспрессии

Сравнение экспрессии

Сравнительная гибридизация геномов

Иммунопреципитация хроматина на чипе- для поиска участков связывания белков с ДНК

Химический синтез олигонуклеотидов

Спасибо за внимание

Page 22: Biotech 2011-10-methods

Полногеномное секвенированиеподход основанный на картировании

Полногеномное секвенированиеподход основанный на перекрывании

Проект laquoГеном человекаraquo1990-2003

Джеймс Уотсон и Крейг Вентер ndash первые люди с индивидуальными прочитанными геномами

Международный консорциум Celera Genomics

Метод Hierarchical shotgun Whole-genome shotgun

Планируемые сроки 1990 ndash 2005 1998 ndash раньше гос проекта

Планируемый бюджет 3 млрд $ 300 млн $

Доступность результатов

Полностью доступны Полностью запатентованы

laquoГеном человекаraquoГосударственный проект vs частная компания

laquoГеном человекаraquoГосударственный проект vs частная компания

1990 1995 2000 2003

3 500 000 000 $

laquoГеном человекаraquo

Стоимость секвенирования одного генома

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

ldquoSangerrdquo ldquoNGSrdquo

1 000 000 000 $

1 000 000 $

100 000 000 $

10 000 000 $

100 000 $

10 000 $

tSMS (True Single Molecule Sequencing)Helicos

SMRT sequencing (Single-Molecule Real-Time sequencing)Pacific Biosciences

Полимеразная цепная реакция (ПЦР)

1983 г Кэри Муллис

ndash метод позволяющий избирательно синтезировать большие количества

определённых фрагментов ДНК

bull laquoПолимеразнаяraquo - используется фермент ДНК-полимеразаbull laquoЦепнаяraquo - состоит из повторяющихся циклов количество ДНК с каждым циклом увеличивается в геометрической прогрессии

Компоненты ПЦР

Праймеры Определяют амплифицируемый участок

dNTP laquoСтроительный материалraquo

KClМоновалентные катион необходим для оптимальной гибридизации праймеров

Tris Поддержание оптимального для ферментативной реакции рН

MgCl2 Бивалентный катион необходим для работы фермента

Полимераза Осуществляет синтез ДНК

Матрица Анализируемый образец ДНК

Буф

ер

Этапы ПЦРПредварительная денатурация

~950C 1-10 мин

25-50 циклов

Денатурация ~950C 10-60 сек

Отжиг 50-700C 10-60 сек

Элонгация 68-720C 10-180 сек

Финальная элонгация

68-720C 7-10 мин

Полимераза

5`-3` полимеразная активность

Полимераза Процессивность Активности

Taq

(Thermus aquaticus)3-5 тпн

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

Pfu

(Pyrococcus furiosus)1-2 тпн

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

3rarr5 экзонуклеазная

Tth

(Thermus thermophilus)

3-5 тпн

(800 пн для

ревертазной активности)

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

5rarr3 ревертазная

Pwo

(Pyrococcus woesei)3 тпн

5rarr3 полимеразная

3rarr5 экзонуклеазная

Полимераза

5`-3` экзонуклеазная активность

3`-5` экзонуклеазная активность

Стадии ПЦР

Амплификаторы

Термостатированиеbull твёрдый термоблок (элемент Пельтье)bull жидкостьbull поток воздуха

Клонирование ДНК и кДНК

ДНК-дактилоскопия

Сайт-специфический мутагенез

ПЦР для клонирования в вектор

Аллель-специфичная ПЦР- анализ точечных полиморфизмов

Асимметричная ПЦР- наработка одноцепочечного продукта

Инвертированная ПЦР- исследование фланкирующих областей

Вложенная ПЦР- уменьшение числа побочных продуктов реакции

ПЦР в реальном времени

bull одновременная амплификация и измерение количества продукта

bull наличие флюоресцентного красителя в смеси

bull наличие оптического блока в амплификаторе

Системы детекции

1 Неспецифичные

ndash интеркалирующие красители (SYBR Green и др)

2 Специфичные

ndash линейные разрушаемые пробы (TaqMan)

ndash laquoмолекулярные маячкиraquo (beacons)

ndash примыкающие пробы

SYBR Green

Линейные разрушаемые пробы(TaqMan = Taq-polymerase + Pac-Man)

laquoМолекулярные маячкиraquo(molecular beacons)

Примыкающие пробы

Флюорофоры и гасители флюоресценции

Представление результатов ПЦР в реальном времени

линейный lg

Денатурация

Плавление после ПЦР

обратная производная

Плавление после ПЦР

Количественная ПЦР

bull Подсчёт числа копий генов

bull Анализ представленности транскриптов

bull Оценка инфекционной нагрузки

Количественная ПЦР

серия 10-кратных разведений

threshold ndash пороговая флюоресценцияCt ndash пороговый цикл

Преимущества ПЦР в реальном времениbull Отсутствие этапа электрофореза

bull Снижение риска контаминации

bull Возможность контролировать амплификацию на каждом цикле

bull Количественная оценка исходной матрицы

bull Более высокая специфичность и чувствительность

bull Реактивы не намного дороже обычной ПЦР

Недостатки ПЦР в реальном времениbull Трудности с мультиплексной ПЦР

bull Сложнее оптимизация

bull Высокая стоимость оборудования

1 Научные исследования

ndash амплификация ДНК для гибридизации (блоттинг микрочипы)

ndash амплификация ДНК для секвенирования

ndash клонирование геномной ДНК кДНК

ndash филогенетическое сравнение геномов

ndash генетическое картирование

ndash анализ уровня транскрипции

Применение ПЦР

2 Медицина

ndash генетическое тестирование

ndash типирование тканей (для трансплантации)

ndash тестирование мутаций в онкогенах

ndash диагностика инфекций

3 Судебная медицина

ndash ДНК-дактилоскопия

ndash установление родства

4 Анализ пищевых продуктов детекция ГМО

Применение ПЦР

Применение ПЦР

Залог успеха ПЦР

bull высокая процессивность

bull высокая чувствительность

bull высокая специфичность

bull низкая стоимость быстрота

Получение информации

bull анализ уровня транскрипции

bull ДНК-диагностика

bull генотипирование

Получение материи

bull клонирование ДНК

bull мутагенез

bull секвенирование

Гибридизация нуклеиновых кислот

bull Анализируемая ДНК

bull Зонд

bull Система детекции

Southern blot rarr DNA-microarray

Микрочипы (microarrays)

Affymetrix GeneChip

Гибридизация на микрочипе

1 Получение одноцепочечных меченных молекул ДНК исследуемого образца (ПЦР ОТ-ПЦР)

2 Гибридизация3 Отмывка несвязавшейся ДНК4 Считывание флюоресценции

Микрочип на 40000 проб

Применение микрочипов

bull Анализ экспрессии

bull Сравнительная гибридизация геномов

bull Идентификация организма

bull Анализ полиморфизмов

bull Иммунопреципитация хроматина на чипе

bull Анализ альтернативного сплайсинга

bull Анализ перестроек

Экспрессионный профиль

Сравнение экспрессии

Сравнение экспрессии

Сравнительная гибридизация геномов

Иммунопреципитация хроматина на чипе- для поиска участков связывания белков с ДНК

Химический синтез олигонуклеотидов

Спасибо за внимание

Page 23: Biotech 2011-10-methods

Полногеномное секвенированиеподход основанный на перекрывании

Проект laquoГеном человекаraquo1990-2003

Джеймс Уотсон и Крейг Вентер ndash первые люди с индивидуальными прочитанными геномами

Международный консорциум Celera Genomics

Метод Hierarchical shotgun Whole-genome shotgun

Планируемые сроки 1990 ndash 2005 1998 ndash раньше гос проекта

Планируемый бюджет 3 млрд $ 300 млн $

Доступность результатов

Полностью доступны Полностью запатентованы

laquoГеном человекаraquoГосударственный проект vs частная компания

laquoГеном человекаraquoГосударственный проект vs частная компания

1990 1995 2000 2003

3 500 000 000 $

laquoГеном человекаraquo

Стоимость секвенирования одного генома

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

ldquoSangerrdquo ldquoNGSrdquo

1 000 000 000 $

1 000 000 $

100 000 000 $

10 000 000 $

100 000 $

10 000 $

tSMS (True Single Molecule Sequencing)Helicos

SMRT sequencing (Single-Molecule Real-Time sequencing)Pacific Biosciences

Полимеразная цепная реакция (ПЦР)

1983 г Кэри Муллис

ndash метод позволяющий избирательно синтезировать большие количества

определённых фрагментов ДНК

bull laquoПолимеразнаяraquo - используется фермент ДНК-полимеразаbull laquoЦепнаяraquo - состоит из повторяющихся циклов количество ДНК с каждым циклом увеличивается в геометрической прогрессии

Компоненты ПЦР

Праймеры Определяют амплифицируемый участок

dNTP laquoСтроительный материалraquo

KClМоновалентные катион необходим для оптимальной гибридизации праймеров

Tris Поддержание оптимального для ферментативной реакции рН

MgCl2 Бивалентный катион необходим для работы фермента

Полимераза Осуществляет синтез ДНК

Матрица Анализируемый образец ДНК

Буф

ер

Этапы ПЦРПредварительная денатурация

~950C 1-10 мин

25-50 циклов

Денатурация ~950C 10-60 сек

Отжиг 50-700C 10-60 сек

Элонгация 68-720C 10-180 сек

Финальная элонгация

68-720C 7-10 мин

Полимераза

5`-3` полимеразная активность

Полимераза Процессивность Активности

Taq

(Thermus aquaticus)3-5 тпн

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

Pfu

(Pyrococcus furiosus)1-2 тпн

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

3rarr5 экзонуклеазная

Tth

(Thermus thermophilus)

3-5 тпн

(800 пн для

ревертазной активности)

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

5rarr3 ревертазная

Pwo

(Pyrococcus woesei)3 тпн

5rarr3 полимеразная

3rarr5 экзонуклеазная

Полимераза

5`-3` экзонуклеазная активность

3`-5` экзонуклеазная активность

Стадии ПЦР

Амплификаторы

Термостатированиеbull твёрдый термоблок (элемент Пельтье)bull жидкостьbull поток воздуха

Клонирование ДНК и кДНК

ДНК-дактилоскопия

Сайт-специфический мутагенез

ПЦР для клонирования в вектор

Аллель-специфичная ПЦР- анализ точечных полиморфизмов

Асимметричная ПЦР- наработка одноцепочечного продукта

Инвертированная ПЦР- исследование фланкирующих областей

Вложенная ПЦР- уменьшение числа побочных продуктов реакции

ПЦР в реальном времени

bull одновременная амплификация и измерение количества продукта

bull наличие флюоресцентного красителя в смеси

bull наличие оптического блока в амплификаторе

Системы детекции

1 Неспецифичные

ndash интеркалирующие красители (SYBR Green и др)

2 Специфичные

ndash линейные разрушаемые пробы (TaqMan)

ndash laquoмолекулярные маячкиraquo (beacons)

ndash примыкающие пробы

SYBR Green

Линейные разрушаемые пробы(TaqMan = Taq-polymerase + Pac-Man)

laquoМолекулярные маячкиraquo(molecular beacons)

Примыкающие пробы

Флюорофоры и гасители флюоресценции

Представление результатов ПЦР в реальном времени

линейный lg

Денатурация

Плавление после ПЦР

обратная производная

Плавление после ПЦР

Количественная ПЦР

bull Подсчёт числа копий генов

bull Анализ представленности транскриптов

bull Оценка инфекционной нагрузки

Количественная ПЦР

серия 10-кратных разведений

threshold ndash пороговая флюоресценцияCt ndash пороговый цикл

Преимущества ПЦР в реальном времениbull Отсутствие этапа электрофореза

bull Снижение риска контаминации

bull Возможность контролировать амплификацию на каждом цикле

bull Количественная оценка исходной матрицы

bull Более высокая специфичность и чувствительность

bull Реактивы не намного дороже обычной ПЦР

Недостатки ПЦР в реальном времениbull Трудности с мультиплексной ПЦР

bull Сложнее оптимизация

bull Высокая стоимость оборудования

1 Научные исследования

ndash амплификация ДНК для гибридизации (блоттинг микрочипы)

ndash амплификация ДНК для секвенирования

ndash клонирование геномной ДНК кДНК

ndash филогенетическое сравнение геномов

ndash генетическое картирование

ndash анализ уровня транскрипции

Применение ПЦР

2 Медицина

ndash генетическое тестирование

ndash типирование тканей (для трансплантации)

ndash тестирование мутаций в онкогенах

ndash диагностика инфекций

3 Судебная медицина

ndash ДНК-дактилоскопия

ndash установление родства

4 Анализ пищевых продуктов детекция ГМО

Применение ПЦР

Применение ПЦР

Залог успеха ПЦР

bull высокая процессивность

bull высокая чувствительность

bull высокая специфичность

bull низкая стоимость быстрота

Получение информации

bull анализ уровня транскрипции

bull ДНК-диагностика

bull генотипирование

Получение материи

bull клонирование ДНК

bull мутагенез

bull секвенирование

Гибридизация нуклеиновых кислот

bull Анализируемая ДНК

bull Зонд

bull Система детекции

Southern blot rarr DNA-microarray

Микрочипы (microarrays)

Affymetrix GeneChip

Гибридизация на микрочипе

1 Получение одноцепочечных меченных молекул ДНК исследуемого образца (ПЦР ОТ-ПЦР)

2 Гибридизация3 Отмывка несвязавшейся ДНК4 Считывание флюоресценции

Микрочип на 40000 проб

Применение микрочипов

bull Анализ экспрессии

bull Сравнительная гибридизация геномов

bull Идентификация организма

bull Анализ полиморфизмов

bull Иммунопреципитация хроматина на чипе

bull Анализ альтернативного сплайсинга

bull Анализ перестроек

Экспрессионный профиль

Сравнение экспрессии

Сравнение экспрессии

Сравнительная гибридизация геномов

Иммунопреципитация хроматина на чипе- для поиска участков связывания белков с ДНК

Химический синтез олигонуклеотидов

Спасибо за внимание

Page 24: Biotech 2011-10-methods

Проект laquoГеном человекаraquo1990-2003

Джеймс Уотсон и Крейг Вентер ndash первые люди с индивидуальными прочитанными геномами

Международный консорциум Celera Genomics

Метод Hierarchical shotgun Whole-genome shotgun

Планируемые сроки 1990 ndash 2005 1998 ndash раньше гос проекта

Планируемый бюджет 3 млрд $ 300 млн $

Доступность результатов

Полностью доступны Полностью запатентованы

laquoГеном человекаraquoГосударственный проект vs частная компания

laquoГеном человекаraquoГосударственный проект vs частная компания

1990 1995 2000 2003

3 500 000 000 $

laquoГеном человекаraquo

Стоимость секвенирования одного генома

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

ldquoSangerrdquo ldquoNGSrdquo

1 000 000 000 $

1 000 000 $

100 000 000 $

10 000 000 $

100 000 $

10 000 $

tSMS (True Single Molecule Sequencing)Helicos

SMRT sequencing (Single-Molecule Real-Time sequencing)Pacific Biosciences

Полимеразная цепная реакция (ПЦР)

1983 г Кэри Муллис

ndash метод позволяющий избирательно синтезировать большие количества

определённых фрагментов ДНК

bull laquoПолимеразнаяraquo - используется фермент ДНК-полимеразаbull laquoЦепнаяraquo - состоит из повторяющихся циклов количество ДНК с каждым циклом увеличивается в геометрической прогрессии

Компоненты ПЦР

Праймеры Определяют амплифицируемый участок

dNTP laquoСтроительный материалraquo

KClМоновалентные катион необходим для оптимальной гибридизации праймеров

Tris Поддержание оптимального для ферментативной реакции рН

MgCl2 Бивалентный катион необходим для работы фермента

Полимераза Осуществляет синтез ДНК

Матрица Анализируемый образец ДНК

Буф

ер

Этапы ПЦРПредварительная денатурация

~950C 1-10 мин

25-50 циклов

Денатурация ~950C 10-60 сек

Отжиг 50-700C 10-60 сек

Элонгация 68-720C 10-180 сек

Финальная элонгация

68-720C 7-10 мин

Полимераза

5`-3` полимеразная активность

Полимераза Процессивность Активности

Taq

(Thermus aquaticus)3-5 тпн

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

Pfu

(Pyrococcus furiosus)1-2 тпн

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

3rarr5 экзонуклеазная

Tth

(Thermus thermophilus)

3-5 тпн

(800 пн для

ревертазной активности)

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

5rarr3 ревертазная

Pwo

(Pyrococcus woesei)3 тпн

5rarr3 полимеразная

3rarr5 экзонуклеазная

Полимераза

5`-3` экзонуклеазная активность

3`-5` экзонуклеазная активность

Стадии ПЦР

Амплификаторы

Термостатированиеbull твёрдый термоблок (элемент Пельтье)bull жидкостьbull поток воздуха

Клонирование ДНК и кДНК

ДНК-дактилоскопия

Сайт-специфический мутагенез

ПЦР для клонирования в вектор

Аллель-специфичная ПЦР- анализ точечных полиморфизмов

Асимметричная ПЦР- наработка одноцепочечного продукта

Инвертированная ПЦР- исследование фланкирующих областей

Вложенная ПЦР- уменьшение числа побочных продуктов реакции

ПЦР в реальном времени

bull одновременная амплификация и измерение количества продукта

bull наличие флюоресцентного красителя в смеси

bull наличие оптического блока в амплификаторе

Системы детекции

1 Неспецифичные

ndash интеркалирующие красители (SYBR Green и др)

2 Специфичные

ndash линейные разрушаемые пробы (TaqMan)

ndash laquoмолекулярные маячкиraquo (beacons)

ndash примыкающие пробы

SYBR Green

Линейные разрушаемые пробы(TaqMan = Taq-polymerase + Pac-Man)

laquoМолекулярные маячкиraquo(molecular beacons)

Примыкающие пробы

Флюорофоры и гасители флюоресценции

Представление результатов ПЦР в реальном времени

линейный lg

Денатурация

Плавление после ПЦР

обратная производная

Плавление после ПЦР

Количественная ПЦР

bull Подсчёт числа копий генов

bull Анализ представленности транскриптов

bull Оценка инфекционной нагрузки

Количественная ПЦР

серия 10-кратных разведений

threshold ndash пороговая флюоресценцияCt ndash пороговый цикл

Преимущества ПЦР в реальном времениbull Отсутствие этапа электрофореза

bull Снижение риска контаминации

bull Возможность контролировать амплификацию на каждом цикле

bull Количественная оценка исходной матрицы

bull Более высокая специфичность и чувствительность

bull Реактивы не намного дороже обычной ПЦР

Недостатки ПЦР в реальном времениbull Трудности с мультиплексной ПЦР

bull Сложнее оптимизация

bull Высокая стоимость оборудования

1 Научные исследования

ndash амплификация ДНК для гибридизации (блоттинг микрочипы)

ndash амплификация ДНК для секвенирования

ndash клонирование геномной ДНК кДНК

ndash филогенетическое сравнение геномов

ndash генетическое картирование

ndash анализ уровня транскрипции

Применение ПЦР

2 Медицина

ndash генетическое тестирование

ndash типирование тканей (для трансплантации)

ndash тестирование мутаций в онкогенах

ndash диагностика инфекций

3 Судебная медицина

ndash ДНК-дактилоскопия

ndash установление родства

4 Анализ пищевых продуктов детекция ГМО

Применение ПЦР

Применение ПЦР

Залог успеха ПЦР

bull высокая процессивность

bull высокая чувствительность

bull высокая специфичность

bull низкая стоимость быстрота

Получение информации

bull анализ уровня транскрипции

bull ДНК-диагностика

bull генотипирование

Получение материи

bull клонирование ДНК

bull мутагенез

bull секвенирование

Гибридизация нуклеиновых кислот

bull Анализируемая ДНК

bull Зонд

bull Система детекции

Southern blot rarr DNA-microarray

Микрочипы (microarrays)

Affymetrix GeneChip

Гибридизация на микрочипе

1 Получение одноцепочечных меченных молекул ДНК исследуемого образца (ПЦР ОТ-ПЦР)

2 Гибридизация3 Отмывка несвязавшейся ДНК4 Считывание флюоресценции

Микрочип на 40000 проб

Применение микрочипов

bull Анализ экспрессии

bull Сравнительная гибридизация геномов

bull Идентификация организма

bull Анализ полиморфизмов

bull Иммунопреципитация хроматина на чипе

bull Анализ альтернативного сплайсинга

bull Анализ перестроек

Экспрессионный профиль

Сравнение экспрессии

Сравнение экспрессии

Сравнительная гибридизация геномов

Иммунопреципитация хроматина на чипе- для поиска участков связывания белков с ДНК

Химический синтез олигонуклеотидов

Спасибо за внимание

Page 25: Biotech 2011-10-methods

Международный консорциум Celera Genomics

Метод Hierarchical shotgun Whole-genome shotgun

Планируемые сроки 1990 ndash 2005 1998 ndash раньше гос проекта

Планируемый бюджет 3 млрд $ 300 млн $

Доступность результатов

Полностью доступны Полностью запатентованы

laquoГеном человекаraquoГосударственный проект vs частная компания

laquoГеном человекаraquoГосударственный проект vs частная компания

1990 1995 2000 2003

3 500 000 000 $

laquoГеном человекаraquo

Стоимость секвенирования одного генома

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

ldquoSangerrdquo ldquoNGSrdquo

1 000 000 000 $

1 000 000 $

100 000 000 $

10 000 000 $

100 000 $

10 000 $

tSMS (True Single Molecule Sequencing)Helicos

SMRT sequencing (Single-Molecule Real-Time sequencing)Pacific Biosciences

Полимеразная цепная реакция (ПЦР)

1983 г Кэри Муллис

ndash метод позволяющий избирательно синтезировать большие количества

определённых фрагментов ДНК

bull laquoПолимеразнаяraquo - используется фермент ДНК-полимеразаbull laquoЦепнаяraquo - состоит из повторяющихся циклов количество ДНК с каждым циклом увеличивается в геометрической прогрессии

Компоненты ПЦР

Праймеры Определяют амплифицируемый участок

dNTP laquoСтроительный материалraquo

KClМоновалентные катион необходим для оптимальной гибридизации праймеров

Tris Поддержание оптимального для ферментативной реакции рН

MgCl2 Бивалентный катион необходим для работы фермента

Полимераза Осуществляет синтез ДНК

Матрица Анализируемый образец ДНК

Буф

ер

Этапы ПЦРПредварительная денатурация

~950C 1-10 мин

25-50 циклов

Денатурация ~950C 10-60 сек

Отжиг 50-700C 10-60 сек

Элонгация 68-720C 10-180 сек

Финальная элонгация

68-720C 7-10 мин

Полимераза

5`-3` полимеразная активность

Полимераза Процессивность Активности

Taq

(Thermus aquaticus)3-5 тпн

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

Pfu

(Pyrococcus furiosus)1-2 тпн

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

3rarr5 экзонуклеазная

Tth

(Thermus thermophilus)

3-5 тпн

(800 пн для

ревертазной активности)

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

5rarr3 ревертазная

Pwo

(Pyrococcus woesei)3 тпн

5rarr3 полимеразная

3rarr5 экзонуклеазная

Полимераза

5`-3` экзонуклеазная активность

3`-5` экзонуклеазная активность

Стадии ПЦР

Амплификаторы

Термостатированиеbull твёрдый термоблок (элемент Пельтье)bull жидкостьbull поток воздуха

Клонирование ДНК и кДНК

ДНК-дактилоскопия

Сайт-специфический мутагенез

ПЦР для клонирования в вектор

Аллель-специфичная ПЦР- анализ точечных полиморфизмов

Асимметричная ПЦР- наработка одноцепочечного продукта

Инвертированная ПЦР- исследование фланкирующих областей

Вложенная ПЦР- уменьшение числа побочных продуктов реакции

ПЦР в реальном времени

bull одновременная амплификация и измерение количества продукта

bull наличие флюоресцентного красителя в смеси

bull наличие оптического блока в амплификаторе

Системы детекции

1 Неспецифичные

ndash интеркалирующие красители (SYBR Green и др)

2 Специфичные

ndash линейные разрушаемые пробы (TaqMan)

ndash laquoмолекулярные маячкиraquo (beacons)

ndash примыкающие пробы

SYBR Green

Линейные разрушаемые пробы(TaqMan = Taq-polymerase + Pac-Man)

laquoМолекулярные маячкиraquo(molecular beacons)

Примыкающие пробы

Флюорофоры и гасители флюоресценции

Представление результатов ПЦР в реальном времени

линейный lg

Денатурация

Плавление после ПЦР

обратная производная

Плавление после ПЦР

Количественная ПЦР

bull Подсчёт числа копий генов

bull Анализ представленности транскриптов

bull Оценка инфекционной нагрузки

Количественная ПЦР

серия 10-кратных разведений

threshold ndash пороговая флюоресценцияCt ndash пороговый цикл

Преимущества ПЦР в реальном времениbull Отсутствие этапа электрофореза

bull Снижение риска контаминации

bull Возможность контролировать амплификацию на каждом цикле

bull Количественная оценка исходной матрицы

bull Более высокая специфичность и чувствительность

bull Реактивы не намного дороже обычной ПЦР

Недостатки ПЦР в реальном времениbull Трудности с мультиплексной ПЦР

bull Сложнее оптимизация

bull Высокая стоимость оборудования

1 Научные исследования

ndash амплификация ДНК для гибридизации (блоттинг микрочипы)

ndash амплификация ДНК для секвенирования

ndash клонирование геномной ДНК кДНК

ndash филогенетическое сравнение геномов

ndash генетическое картирование

ndash анализ уровня транскрипции

Применение ПЦР

2 Медицина

ndash генетическое тестирование

ndash типирование тканей (для трансплантации)

ndash тестирование мутаций в онкогенах

ndash диагностика инфекций

3 Судебная медицина

ndash ДНК-дактилоскопия

ndash установление родства

4 Анализ пищевых продуктов детекция ГМО

Применение ПЦР

Применение ПЦР

Залог успеха ПЦР

bull высокая процессивность

bull высокая чувствительность

bull высокая специфичность

bull низкая стоимость быстрота

Получение информации

bull анализ уровня транскрипции

bull ДНК-диагностика

bull генотипирование

Получение материи

bull клонирование ДНК

bull мутагенез

bull секвенирование

Гибридизация нуклеиновых кислот

bull Анализируемая ДНК

bull Зонд

bull Система детекции

Southern blot rarr DNA-microarray

Микрочипы (microarrays)

Affymetrix GeneChip

Гибридизация на микрочипе

1 Получение одноцепочечных меченных молекул ДНК исследуемого образца (ПЦР ОТ-ПЦР)

2 Гибридизация3 Отмывка несвязавшейся ДНК4 Считывание флюоресценции

Микрочип на 40000 проб

Применение микрочипов

bull Анализ экспрессии

bull Сравнительная гибридизация геномов

bull Идентификация организма

bull Анализ полиморфизмов

bull Иммунопреципитация хроматина на чипе

bull Анализ альтернативного сплайсинга

bull Анализ перестроек

Экспрессионный профиль

Сравнение экспрессии

Сравнение экспрессии

Сравнительная гибридизация геномов

Иммунопреципитация хроматина на чипе- для поиска участков связывания белков с ДНК

Химический синтез олигонуклеотидов

Спасибо за внимание

Page 26: Biotech 2011-10-methods

laquoГеном человекаraquoГосударственный проект vs частная компания

1990 1995 2000 2003

3 500 000 000 $

laquoГеном человекаraquo

Стоимость секвенирования одного генома

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

ldquoSangerrdquo ldquoNGSrdquo

1 000 000 000 $

1 000 000 $

100 000 000 $

10 000 000 $

100 000 $

10 000 $

tSMS (True Single Molecule Sequencing)Helicos

SMRT sequencing (Single-Molecule Real-Time sequencing)Pacific Biosciences

Полимеразная цепная реакция (ПЦР)

1983 г Кэри Муллис

ndash метод позволяющий избирательно синтезировать большие количества

определённых фрагментов ДНК

bull laquoПолимеразнаяraquo - используется фермент ДНК-полимеразаbull laquoЦепнаяraquo - состоит из повторяющихся циклов количество ДНК с каждым циклом увеличивается в геометрической прогрессии

Компоненты ПЦР

Праймеры Определяют амплифицируемый участок

dNTP laquoСтроительный материалraquo

KClМоновалентные катион необходим для оптимальной гибридизации праймеров

Tris Поддержание оптимального для ферментативной реакции рН

MgCl2 Бивалентный катион необходим для работы фермента

Полимераза Осуществляет синтез ДНК

Матрица Анализируемый образец ДНК

Буф

ер

Этапы ПЦРПредварительная денатурация

~950C 1-10 мин

25-50 циклов

Денатурация ~950C 10-60 сек

Отжиг 50-700C 10-60 сек

Элонгация 68-720C 10-180 сек

Финальная элонгация

68-720C 7-10 мин

Полимераза

5`-3` полимеразная активность

Полимераза Процессивность Активности

Taq

(Thermus aquaticus)3-5 тпн

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

Pfu

(Pyrococcus furiosus)1-2 тпн

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

3rarr5 экзонуклеазная

Tth

(Thermus thermophilus)

3-5 тпн

(800 пн для

ревертазной активности)

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

5rarr3 ревертазная

Pwo

(Pyrococcus woesei)3 тпн

5rarr3 полимеразная

3rarr5 экзонуклеазная

Полимераза

5`-3` экзонуклеазная активность

3`-5` экзонуклеазная активность

Стадии ПЦР

Амплификаторы

Термостатированиеbull твёрдый термоблок (элемент Пельтье)bull жидкостьbull поток воздуха

Клонирование ДНК и кДНК

ДНК-дактилоскопия

Сайт-специфический мутагенез

ПЦР для клонирования в вектор

Аллель-специфичная ПЦР- анализ точечных полиморфизмов

Асимметричная ПЦР- наработка одноцепочечного продукта

Инвертированная ПЦР- исследование фланкирующих областей

Вложенная ПЦР- уменьшение числа побочных продуктов реакции

ПЦР в реальном времени

bull одновременная амплификация и измерение количества продукта

bull наличие флюоресцентного красителя в смеси

bull наличие оптического блока в амплификаторе

Системы детекции

1 Неспецифичные

ndash интеркалирующие красители (SYBR Green и др)

2 Специфичные

ndash линейные разрушаемые пробы (TaqMan)

ndash laquoмолекулярные маячкиraquo (beacons)

ndash примыкающие пробы

SYBR Green

Линейные разрушаемые пробы(TaqMan = Taq-polymerase + Pac-Man)

laquoМолекулярные маячкиraquo(molecular beacons)

Примыкающие пробы

Флюорофоры и гасители флюоресценции

Представление результатов ПЦР в реальном времени

линейный lg

Денатурация

Плавление после ПЦР

обратная производная

Плавление после ПЦР

Количественная ПЦР

bull Подсчёт числа копий генов

bull Анализ представленности транскриптов

bull Оценка инфекционной нагрузки

Количественная ПЦР

серия 10-кратных разведений

threshold ndash пороговая флюоресценцияCt ndash пороговый цикл

Преимущества ПЦР в реальном времениbull Отсутствие этапа электрофореза

bull Снижение риска контаминации

bull Возможность контролировать амплификацию на каждом цикле

bull Количественная оценка исходной матрицы

bull Более высокая специфичность и чувствительность

bull Реактивы не намного дороже обычной ПЦР

Недостатки ПЦР в реальном времениbull Трудности с мультиплексной ПЦР

bull Сложнее оптимизация

bull Высокая стоимость оборудования

1 Научные исследования

ndash амплификация ДНК для гибридизации (блоттинг микрочипы)

ndash амплификация ДНК для секвенирования

ndash клонирование геномной ДНК кДНК

ndash филогенетическое сравнение геномов

ndash генетическое картирование

ndash анализ уровня транскрипции

Применение ПЦР

2 Медицина

ndash генетическое тестирование

ndash типирование тканей (для трансплантации)

ndash тестирование мутаций в онкогенах

ndash диагностика инфекций

3 Судебная медицина

ndash ДНК-дактилоскопия

ndash установление родства

4 Анализ пищевых продуктов детекция ГМО

Применение ПЦР

Применение ПЦР

Залог успеха ПЦР

bull высокая процессивность

bull высокая чувствительность

bull высокая специфичность

bull низкая стоимость быстрота

Получение информации

bull анализ уровня транскрипции

bull ДНК-диагностика

bull генотипирование

Получение материи

bull клонирование ДНК

bull мутагенез

bull секвенирование

Гибридизация нуклеиновых кислот

bull Анализируемая ДНК

bull Зонд

bull Система детекции

Southern blot rarr DNA-microarray

Микрочипы (microarrays)

Affymetrix GeneChip

Гибридизация на микрочипе

1 Получение одноцепочечных меченных молекул ДНК исследуемого образца (ПЦР ОТ-ПЦР)

2 Гибридизация3 Отмывка несвязавшейся ДНК4 Считывание флюоресценции

Микрочип на 40000 проб

Применение микрочипов

bull Анализ экспрессии

bull Сравнительная гибридизация геномов

bull Идентификация организма

bull Анализ полиморфизмов

bull Иммунопреципитация хроматина на чипе

bull Анализ альтернативного сплайсинга

bull Анализ перестроек

Экспрессионный профиль

Сравнение экспрессии

Сравнение экспрессии

Сравнительная гибридизация геномов

Иммунопреципитация хроматина на чипе- для поиска участков связывания белков с ДНК

Химический синтез олигонуклеотидов

Спасибо за внимание

Page 27: Biotech 2011-10-methods

1990 1995 2000 2003

3 500 000 000 $

laquoГеном человекаraquo

Стоимость секвенирования одного генома

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

ldquoSangerrdquo ldquoNGSrdquo

1 000 000 000 $

1 000 000 $

100 000 000 $

10 000 000 $

100 000 $

10 000 $

tSMS (True Single Molecule Sequencing)Helicos

SMRT sequencing (Single-Molecule Real-Time sequencing)Pacific Biosciences

Полимеразная цепная реакция (ПЦР)

1983 г Кэри Муллис

ndash метод позволяющий избирательно синтезировать большие количества

определённых фрагментов ДНК

bull laquoПолимеразнаяraquo - используется фермент ДНК-полимеразаbull laquoЦепнаяraquo - состоит из повторяющихся циклов количество ДНК с каждым циклом увеличивается в геометрической прогрессии

Компоненты ПЦР

Праймеры Определяют амплифицируемый участок

dNTP laquoСтроительный материалraquo

KClМоновалентные катион необходим для оптимальной гибридизации праймеров

Tris Поддержание оптимального для ферментативной реакции рН

MgCl2 Бивалентный катион необходим для работы фермента

Полимераза Осуществляет синтез ДНК

Матрица Анализируемый образец ДНК

Буф

ер

Этапы ПЦРПредварительная денатурация

~950C 1-10 мин

25-50 циклов

Денатурация ~950C 10-60 сек

Отжиг 50-700C 10-60 сек

Элонгация 68-720C 10-180 сек

Финальная элонгация

68-720C 7-10 мин

Полимераза

5`-3` полимеразная активность

Полимераза Процессивность Активности

Taq

(Thermus aquaticus)3-5 тпн

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

Pfu

(Pyrococcus furiosus)1-2 тпн

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

3rarr5 экзонуклеазная

Tth

(Thermus thermophilus)

3-5 тпн

(800 пн для

ревертазной активности)

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

5rarr3 ревертазная

Pwo

(Pyrococcus woesei)3 тпн

5rarr3 полимеразная

3rarr5 экзонуклеазная

Полимераза

5`-3` экзонуклеазная активность

3`-5` экзонуклеазная активность

Стадии ПЦР

Амплификаторы

Термостатированиеbull твёрдый термоблок (элемент Пельтье)bull жидкостьbull поток воздуха

Клонирование ДНК и кДНК

ДНК-дактилоскопия

Сайт-специфический мутагенез

ПЦР для клонирования в вектор

Аллель-специфичная ПЦР- анализ точечных полиморфизмов

Асимметричная ПЦР- наработка одноцепочечного продукта

Инвертированная ПЦР- исследование фланкирующих областей

Вложенная ПЦР- уменьшение числа побочных продуктов реакции

ПЦР в реальном времени

bull одновременная амплификация и измерение количества продукта

bull наличие флюоресцентного красителя в смеси

bull наличие оптического блока в амплификаторе

Системы детекции

1 Неспецифичные

ndash интеркалирующие красители (SYBR Green и др)

2 Специфичные

ndash линейные разрушаемые пробы (TaqMan)

ndash laquoмолекулярные маячкиraquo (beacons)

ndash примыкающие пробы

SYBR Green

Линейные разрушаемые пробы(TaqMan = Taq-polymerase + Pac-Man)

laquoМолекулярные маячкиraquo(molecular beacons)

Примыкающие пробы

Флюорофоры и гасители флюоресценции

Представление результатов ПЦР в реальном времени

линейный lg

Денатурация

Плавление после ПЦР

обратная производная

Плавление после ПЦР

Количественная ПЦР

bull Подсчёт числа копий генов

bull Анализ представленности транскриптов

bull Оценка инфекционной нагрузки

Количественная ПЦР

серия 10-кратных разведений

threshold ndash пороговая флюоресценцияCt ndash пороговый цикл

Преимущества ПЦР в реальном времениbull Отсутствие этапа электрофореза

bull Снижение риска контаминации

bull Возможность контролировать амплификацию на каждом цикле

bull Количественная оценка исходной матрицы

bull Более высокая специфичность и чувствительность

bull Реактивы не намного дороже обычной ПЦР

Недостатки ПЦР в реальном времениbull Трудности с мультиплексной ПЦР

bull Сложнее оптимизация

bull Высокая стоимость оборудования

1 Научные исследования

ndash амплификация ДНК для гибридизации (блоттинг микрочипы)

ndash амплификация ДНК для секвенирования

ndash клонирование геномной ДНК кДНК

ndash филогенетическое сравнение геномов

ndash генетическое картирование

ndash анализ уровня транскрипции

Применение ПЦР

2 Медицина

ndash генетическое тестирование

ndash типирование тканей (для трансплантации)

ndash тестирование мутаций в онкогенах

ndash диагностика инфекций

3 Судебная медицина

ndash ДНК-дактилоскопия

ndash установление родства

4 Анализ пищевых продуктов детекция ГМО

Применение ПЦР

Применение ПЦР

Залог успеха ПЦР

bull высокая процессивность

bull высокая чувствительность

bull высокая специфичность

bull низкая стоимость быстрота

Получение информации

bull анализ уровня транскрипции

bull ДНК-диагностика

bull генотипирование

Получение материи

bull клонирование ДНК

bull мутагенез

bull секвенирование

Гибридизация нуклеиновых кислот

bull Анализируемая ДНК

bull Зонд

bull Система детекции

Southern blot rarr DNA-microarray

Микрочипы (microarrays)

Affymetrix GeneChip

Гибридизация на микрочипе

1 Получение одноцепочечных меченных молекул ДНК исследуемого образца (ПЦР ОТ-ПЦР)

2 Гибридизация3 Отмывка несвязавшейся ДНК4 Считывание флюоресценции

Микрочип на 40000 проб

Применение микрочипов

bull Анализ экспрессии

bull Сравнительная гибридизация геномов

bull Идентификация организма

bull Анализ полиморфизмов

bull Иммунопреципитация хроматина на чипе

bull Анализ альтернативного сплайсинга

bull Анализ перестроек

Экспрессионный профиль

Сравнение экспрессии

Сравнение экспрессии

Сравнительная гибридизация геномов

Иммунопреципитация хроматина на чипе- для поиска участков связывания белков с ДНК

Химический синтез олигонуклеотидов

Спасибо за внимание

Page 28: Biotech 2011-10-methods

Стоимость секвенирования одного генома

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

ldquoSangerrdquo ldquoNGSrdquo

1 000 000 000 $

1 000 000 $

100 000 000 $

10 000 000 $

100 000 $

10 000 $

tSMS (True Single Molecule Sequencing)Helicos

SMRT sequencing (Single-Molecule Real-Time sequencing)Pacific Biosciences

Полимеразная цепная реакция (ПЦР)

1983 г Кэри Муллис

ndash метод позволяющий избирательно синтезировать большие количества

определённых фрагментов ДНК

bull laquoПолимеразнаяraquo - используется фермент ДНК-полимеразаbull laquoЦепнаяraquo - состоит из повторяющихся циклов количество ДНК с каждым циклом увеличивается в геометрической прогрессии

Компоненты ПЦР

Праймеры Определяют амплифицируемый участок

dNTP laquoСтроительный материалraquo

KClМоновалентные катион необходим для оптимальной гибридизации праймеров

Tris Поддержание оптимального для ферментативной реакции рН

MgCl2 Бивалентный катион необходим для работы фермента

Полимераза Осуществляет синтез ДНК

Матрица Анализируемый образец ДНК

Буф

ер

Этапы ПЦРПредварительная денатурация

~950C 1-10 мин

25-50 циклов

Денатурация ~950C 10-60 сек

Отжиг 50-700C 10-60 сек

Элонгация 68-720C 10-180 сек

Финальная элонгация

68-720C 7-10 мин

Полимераза

5`-3` полимеразная активность

Полимераза Процессивность Активности

Taq

(Thermus aquaticus)3-5 тпн

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

Pfu

(Pyrococcus furiosus)1-2 тпн

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

3rarr5 экзонуклеазная

Tth

(Thermus thermophilus)

3-5 тпн

(800 пн для

ревертазной активности)

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

5rarr3 ревертазная

Pwo

(Pyrococcus woesei)3 тпн

5rarr3 полимеразная

3rarr5 экзонуклеазная

Полимераза

5`-3` экзонуклеазная активность

3`-5` экзонуклеазная активность

Стадии ПЦР

Амплификаторы

Термостатированиеbull твёрдый термоблок (элемент Пельтье)bull жидкостьbull поток воздуха

Клонирование ДНК и кДНК

ДНК-дактилоскопия

Сайт-специфический мутагенез

ПЦР для клонирования в вектор

Аллель-специфичная ПЦР- анализ точечных полиморфизмов

Асимметричная ПЦР- наработка одноцепочечного продукта

Инвертированная ПЦР- исследование фланкирующих областей

Вложенная ПЦР- уменьшение числа побочных продуктов реакции

ПЦР в реальном времени

bull одновременная амплификация и измерение количества продукта

bull наличие флюоресцентного красителя в смеси

bull наличие оптического блока в амплификаторе

Системы детекции

1 Неспецифичные

ndash интеркалирующие красители (SYBR Green и др)

2 Специфичные

ndash линейные разрушаемые пробы (TaqMan)

ndash laquoмолекулярные маячкиraquo (beacons)

ndash примыкающие пробы

SYBR Green

Линейные разрушаемые пробы(TaqMan = Taq-polymerase + Pac-Man)

laquoМолекулярные маячкиraquo(molecular beacons)

Примыкающие пробы

Флюорофоры и гасители флюоресценции

Представление результатов ПЦР в реальном времени

линейный lg

Денатурация

Плавление после ПЦР

обратная производная

Плавление после ПЦР

Количественная ПЦР

bull Подсчёт числа копий генов

bull Анализ представленности транскриптов

bull Оценка инфекционной нагрузки

Количественная ПЦР

серия 10-кратных разведений

threshold ndash пороговая флюоресценцияCt ndash пороговый цикл

Преимущества ПЦР в реальном времениbull Отсутствие этапа электрофореза

bull Снижение риска контаминации

bull Возможность контролировать амплификацию на каждом цикле

bull Количественная оценка исходной матрицы

bull Более высокая специфичность и чувствительность

bull Реактивы не намного дороже обычной ПЦР

Недостатки ПЦР в реальном времениbull Трудности с мультиплексной ПЦР

bull Сложнее оптимизация

bull Высокая стоимость оборудования

1 Научные исследования

ndash амплификация ДНК для гибридизации (блоттинг микрочипы)

ndash амплификация ДНК для секвенирования

ndash клонирование геномной ДНК кДНК

ndash филогенетическое сравнение геномов

ndash генетическое картирование

ndash анализ уровня транскрипции

Применение ПЦР

2 Медицина

ndash генетическое тестирование

ndash типирование тканей (для трансплантации)

ndash тестирование мутаций в онкогенах

ndash диагностика инфекций

3 Судебная медицина

ndash ДНК-дактилоскопия

ndash установление родства

4 Анализ пищевых продуктов детекция ГМО

Применение ПЦР

Применение ПЦР

Залог успеха ПЦР

bull высокая процессивность

bull высокая чувствительность

bull высокая специфичность

bull низкая стоимость быстрота

Получение информации

bull анализ уровня транскрипции

bull ДНК-диагностика

bull генотипирование

Получение материи

bull клонирование ДНК

bull мутагенез

bull секвенирование

Гибридизация нуклеиновых кислот

bull Анализируемая ДНК

bull Зонд

bull Система детекции

Southern blot rarr DNA-microarray

Микрочипы (microarrays)

Affymetrix GeneChip

Гибридизация на микрочипе

1 Получение одноцепочечных меченных молекул ДНК исследуемого образца (ПЦР ОТ-ПЦР)

2 Гибридизация3 Отмывка несвязавшейся ДНК4 Считывание флюоресценции

Микрочип на 40000 проб

Применение микрочипов

bull Анализ экспрессии

bull Сравнительная гибридизация геномов

bull Идентификация организма

bull Анализ полиморфизмов

bull Иммунопреципитация хроматина на чипе

bull Анализ альтернативного сплайсинга

bull Анализ перестроек

Экспрессионный профиль

Сравнение экспрессии

Сравнение экспрессии

Сравнительная гибридизация геномов

Иммунопреципитация хроматина на чипе- для поиска участков связывания белков с ДНК

Химический синтез олигонуклеотидов

Спасибо за внимание

Page 29: Biotech 2011-10-methods

tSMS (True Single Molecule Sequencing)Helicos

SMRT sequencing (Single-Molecule Real-Time sequencing)Pacific Biosciences

Полимеразная цепная реакция (ПЦР)

1983 г Кэри Муллис

ndash метод позволяющий избирательно синтезировать большие количества

определённых фрагментов ДНК

bull laquoПолимеразнаяraquo - используется фермент ДНК-полимеразаbull laquoЦепнаяraquo - состоит из повторяющихся циклов количество ДНК с каждым циклом увеличивается в геометрической прогрессии

Компоненты ПЦР

Праймеры Определяют амплифицируемый участок

dNTP laquoСтроительный материалraquo

KClМоновалентные катион необходим для оптимальной гибридизации праймеров

Tris Поддержание оптимального для ферментативной реакции рН

MgCl2 Бивалентный катион необходим для работы фермента

Полимераза Осуществляет синтез ДНК

Матрица Анализируемый образец ДНК

Буф

ер

Этапы ПЦРПредварительная денатурация

~950C 1-10 мин

25-50 циклов

Денатурация ~950C 10-60 сек

Отжиг 50-700C 10-60 сек

Элонгация 68-720C 10-180 сек

Финальная элонгация

68-720C 7-10 мин

Полимераза

5`-3` полимеразная активность

Полимераза Процессивность Активности

Taq

(Thermus aquaticus)3-5 тпн

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

Pfu

(Pyrococcus furiosus)1-2 тпн

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

3rarr5 экзонуклеазная

Tth

(Thermus thermophilus)

3-5 тпн

(800 пн для

ревертазной активности)

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

5rarr3 ревертазная

Pwo

(Pyrococcus woesei)3 тпн

5rarr3 полимеразная

3rarr5 экзонуклеазная

Полимераза

5`-3` экзонуклеазная активность

3`-5` экзонуклеазная активность

Стадии ПЦР

Амплификаторы

Термостатированиеbull твёрдый термоблок (элемент Пельтье)bull жидкостьbull поток воздуха

Клонирование ДНК и кДНК

ДНК-дактилоскопия

Сайт-специфический мутагенез

ПЦР для клонирования в вектор

Аллель-специфичная ПЦР- анализ точечных полиморфизмов

Асимметричная ПЦР- наработка одноцепочечного продукта

Инвертированная ПЦР- исследование фланкирующих областей

Вложенная ПЦР- уменьшение числа побочных продуктов реакции

ПЦР в реальном времени

bull одновременная амплификация и измерение количества продукта

bull наличие флюоресцентного красителя в смеси

bull наличие оптического блока в амплификаторе

Системы детекции

1 Неспецифичные

ndash интеркалирующие красители (SYBR Green и др)

2 Специфичные

ndash линейные разрушаемые пробы (TaqMan)

ndash laquoмолекулярные маячкиraquo (beacons)

ndash примыкающие пробы

SYBR Green

Линейные разрушаемые пробы(TaqMan = Taq-polymerase + Pac-Man)

laquoМолекулярные маячкиraquo(molecular beacons)

Примыкающие пробы

Флюорофоры и гасители флюоресценции

Представление результатов ПЦР в реальном времени

линейный lg

Денатурация

Плавление после ПЦР

обратная производная

Плавление после ПЦР

Количественная ПЦР

bull Подсчёт числа копий генов

bull Анализ представленности транскриптов

bull Оценка инфекционной нагрузки

Количественная ПЦР

серия 10-кратных разведений

threshold ndash пороговая флюоресценцияCt ndash пороговый цикл

Преимущества ПЦР в реальном времениbull Отсутствие этапа электрофореза

bull Снижение риска контаминации

bull Возможность контролировать амплификацию на каждом цикле

bull Количественная оценка исходной матрицы

bull Более высокая специфичность и чувствительность

bull Реактивы не намного дороже обычной ПЦР

Недостатки ПЦР в реальном времениbull Трудности с мультиплексной ПЦР

bull Сложнее оптимизация

bull Высокая стоимость оборудования

1 Научные исследования

ndash амплификация ДНК для гибридизации (блоттинг микрочипы)

ndash амплификация ДНК для секвенирования

ndash клонирование геномной ДНК кДНК

ndash филогенетическое сравнение геномов

ndash генетическое картирование

ndash анализ уровня транскрипции

Применение ПЦР

2 Медицина

ndash генетическое тестирование

ndash типирование тканей (для трансплантации)

ndash тестирование мутаций в онкогенах

ndash диагностика инфекций

3 Судебная медицина

ndash ДНК-дактилоскопия

ndash установление родства

4 Анализ пищевых продуктов детекция ГМО

Применение ПЦР

Применение ПЦР

Залог успеха ПЦР

bull высокая процессивность

bull высокая чувствительность

bull высокая специфичность

bull низкая стоимость быстрота

Получение информации

bull анализ уровня транскрипции

bull ДНК-диагностика

bull генотипирование

Получение материи

bull клонирование ДНК

bull мутагенез

bull секвенирование

Гибридизация нуклеиновых кислот

bull Анализируемая ДНК

bull Зонд

bull Система детекции

Southern blot rarr DNA-microarray

Микрочипы (microarrays)

Affymetrix GeneChip

Гибридизация на микрочипе

1 Получение одноцепочечных меченных молекул ДНК исследуемого образца (ПЦР ОТ-ПЦР)

2 Гибридизация3 Отмывка несвязавшейся ДНК4 Считывание флюоресценции

Микрочип на 40000 проб

Применение микрочипов

bull Анализ экспрессии

bull Сравнительная гибридизация геномов

bull Идентификация организма

bull Анализ полиморфизмов

bull Иммунопреципитация хроматина на чипе

bull Анализ альтернативного сплайсинга

bull Анализ перестроек

Экспрессионный профиль

Сравнение экспрессии

Сравнение экспрессии

Сравнительная гибридизация геномов

Иммунопреципитация хроматина на чипе- для поиска участков связывания белков с ДНК

Химический синтез олигонуклеотидов

Спасибо за внимание

Page 30: Biotech 2011-10-methods

SMRT sequencing (Single-Molecule Real-Time sequencing)Pacific Biosciences

Полимеразная цепная реакция (ПЦР)

1983 г Кэри Муллис

ndash метод позволяющий избирательно синтезировать большие количества

определённых фрагментов ДНК

bull laquoПолимеразнаяraquo - используется фермент ДНК-полимеразаbull laquoЦепнаяraquo - состоит из повторяющихся циклов количество ДНК с каждым циклом увеличивается в геометрической прогрессии

Компоненты ПЦР

Праймеры Определяют амплифицируемый участок

dNTP laquoСтроительный материалraquo

KClМоновалентные катион необходим для оптимальной гибридизации праймеров

Tris Поддержание оптимального для ферментативной реакции рН

MgCl2 Бивалентный катион необходим для работы фермента

Полимераза Осуществляет синтез ДНК

Матрица Анализируемый образец ДНК

Буф

ер

Этапы ПЦРПредварительная денатурация

~950C 1-10 мин

25-50 циклов

Денатурация ~950C 10-60 сек

Отжиг 50-700C 10-60 сек

Элонгация 68-720C 10-180 сек

Финальная элонгация

68-720C 7-10 мин

Полимераза

5`-3` полимеразная активность

Полимераза Процессивность Активности

Taq

(Thermus aquaticus)3-5 тпн

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

Pfu

(Pyrococcus furiosus)1-2 тпн

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

3rarr5 экзонуклеазная

Tth

(Thermus thermophilus)

3-5 тпн

(800 пн для

ревертазной активности)

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

5rarr3 ревертазная

Pwo

(Pyrococcus woesei)3 тпн

5rarr3 полимеразная

3rarr5 экзонуклеазная

Полимераза

5`-3` экзонуклеазная активность

3`-5` экзонуклеазная активность

Стадии ПЦР

Амплификаторы

Термостатированиеbull твёрдый термоблок (элемент Пельтье)bull жидкостьbull поток воздуха

Клонирование ДНК и кДНК

ДНК-дактилоскопия

Сайт-специфический мутагенез

ПЦР для клонирования в вектор

Аллель-специфичная ПЦР- анализ точечных полиморфизмов

Асимметричная ПЦР- наработка одноцепочечного продукта

Инвертированная ПЦР- исследование фланкирующих областей

Вложенная ПЦР- уменьшение числа побочных продуктов реакции

ПЦР в реальном времени

bull одновременная амплификация и измерение количества продукта

bull наличие флюоресцентного красителя в смеси

bull наличие оптического блока в амплификаторе

Системы детекции

1 Неспецифичные

ndash интеркалирующие красители (SYBR Green и др)

2 Специфичные

ndash линейные разрушаемые пробы (TaqMan)

ndash laquoмолекулярные маячкиraquo (beacons)

ndash примыкающие пробы

SYBR Green

Линейные разрушаемые пробы(TaqMan = Taq-polymerase + Pac-Man)

laquoМолекулярные маячкиraquo(molecular beacons)

Примыкающие пробы

Флюорофоры и гасители флюоресценции

Представление результатов ПЦР в реальном времени

линейный lg

Денатурация

Плавление после ПЦР

обратная производная

Плавление после ПЦР

Количественная ПЦР

bull Подсчёт числа копий генов

bull Анализ представленности транскриптов

bull Оценка инфекционной нагрузки

Количественная ПЦР

серия 10-кратных разведений

threshold ndash пороговая флюоресценцияCt ndash пороговый цикл

Преимущества ПЦР в реальном времениbull Отсутствие этапа электрофореза

bull Снижение риска контаминации

bull Возможность контролировать амплификацию на каждом цикле

bull Количественная оценка исходной матрицы

bull Более высокая специфичность и чувствительность

bull Реактивы не намного дороже обычной ПЦР

Недостатки ПЦР в реальном времениbull Трудности с мультиплексной ПЦР

bull Сложнее оптимизация

bull Высокая стоимость оборудования

1 Научные исследования

ndash амплификация ДНК для гибридизации (блоттинг микрочипы)

ndash амплификация ДНК для секвенирования

ndash клонирование геномной ДНК кДНК

ndash филогенетическое сравнение геномов

ndash генетическое картирование

ndash анализ уровня транскрипции

Применение ПЦР

2 Медицина

ndash генетическое тестирование

ndash типирование тканей (для трансплантации)

ndash тестирование мутаций в онкогенах

ndash диагностика инфекций

3 Судебная медицина

ndash ДНК-дактилоскопия

ndash установление родства

4 Анализ пищевых продуктов детекция ГМО

Применение ПЦР

Применение ПЦР

Залог успеха ПЦР

bull высокая процессивность

bull высокая чувствительность

bull высокая специфичность

bull низкая стоимость быстрота

Получение информации

bull анализ уровня транскрипции

bull ДНК-диагностика

bull генотипирование

Получение материи

bull клонирование ДНК

bull мутагенез

bull секвенирование

Гибридизация нуклеиновых кислот

bull Анализируемая ДНК

bull Зонд

bull Система детекции

Southern blot rarr DNA-microarray

Микрочипы (microarrays)

Affymetrix GeneChip

Гибридизация на микрочипе

1 Получение одноцепочечных меченных молекул ДНК исследуемого образца (ПЦР ОТ-ПЦР)

2 Гибридизация3 Отмывка несвязавшейся ДНК4 Считывание флюоресценции

Микрочип на 40000 проб

Применение микрочипов

bull Анализ экспрессии

bull Сравнительная гибридизация геномов

bull Идентификация организма

bull Анализ полиморфизмов

bull Иммунопреципитация хроматина на чипе

bull Анализ альтернативного сплайсинга

bull Анализ перестроек

Экспрессионный профиль

Сравнение экспрессии

Сравнение экспрессии

Сравнительная гибридизация геномов

Иммунопреципитация хроматина на чипе- для поиска участков связывания белков с ДНК

Химический синтез олигонуклеотидов

Спасибо за внимание

Page 31: Biotech 2011-10-methods

Полимеразная цепная реакция (ПЦР)

1983 г Кэри Муллис

ndash метод позволяющий избирательно синтезировать большие количества

определённых фрагментов ДНК

bull laquoПолимеразнаяraquo - используется фермент ДНК-полимеразаbull laquoЦепнаяraquo - состоит из повторяющихся циклов количество ДНК с каждым циклом увеличивается в геометрической прогрессии

Компоненты ПЦР

Праймеры Определяют амплифицируемый участок

dNTP laquoСтроительный материалraquo

KClМоновалентные катион необходим для оптимальной гибридизации праймеров

Tris Поддержание оптимального для ферментативной реакции рН

MgCl2 Бивалентный катион необходим для работы фермента

Полимераза Осуществляет синтез ДНК

Матрица Анализируемый образец ДНК

Буф

ер

Этапы ПЦРПредварительная денатурация

~950C 1-10 мин

25-50 циклов

Денатурация ~950C 10-60 сек

Отжиг 50-700C 10-60 сек

Элонгация 68-720C 10-180 сек

Финальная элонгация

68-720C 7-10 мин

Полимераза

5`-3` полимеразная активность

Полимераза Процессивность Активности

Taq

(Thermus aquaticus)3-5 тпн

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

Pfu

(Pyrococcus furiosus)1-2 тпн

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

3rarr5 экзонуклеазная

Tth

(Thermus thermophilus)

3-5 тпн

(800 пн для

ревертазной активности)

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

5rarr3 ревертазная

Pwo

(Pyrococcus woesei)3 тпн

5rarr3 полимеразная

3rarr5 экзонуклеазная

Полимераза

5`-3` экзонуклеазная активность

3`-5` экзонуклеазная активность

Стадии ПЦР

Амплификаторы

Термостатированиеbull твёрдый термоблок (элемент Пельтье)bull жидкостьbull поток воздуха

Клонирование ДНК и кДНК

ДНК-дактилоскопия

Сайт-специфический мутагенез

ПЦР для клонирования в вектор

Аллель-специфичная ПЦР- анализ точечных полиморфизмов

Асимметричная ПЦР- наработка одноцепочечного продукта

Инвертированная ПЦР- исследование фланкирующих областей

Вложенная ПЦР- уменьшение числа побочных продуктов реакции

ПЦР в реальном времени

bull одновременная амплификация и измерение количества продукта

bull наличие флюоресцентного красителя в смеси

bull наличие оптического блока в амплификаторе

Системы детекции

1 Неспецифичные

ndash интеркалирующие красители (SYBR Green и др)

2 Специфичные

ndash линейные разрушаемые пробы (TaqMan)

ndash laquoмолекулярные маячкиraquo (beacons)

ndash примыкающие пробы

SYBR Green

Линейные разрушаемые пробы(TaqMan = Taq-polymerase + Pac-Man)

laquoМолекулярные маячкиraquo(molecular beacons)

Примыкающие пробы

Флюорофоры и гасители флюоресценции

Представление результатов ПЦР в реальном времени

линейный lg

Денатурация

Плавление после ПЦР

обратная производная

Плавление после ПЦР

Количественная ПЦР

bull Подсчёт числа копий генов

bull Анализ представленности транскриптов

bull Оценка инфекционной нагрузки

Количественная ПЦР

серия 10-кратных разведений

threshold ndash пороговая флюоресценцияCt ndash пороговый цикл

Преимущества ПЦР в реальном времениbull Отсутствие этапа электрофореза

bull Снижение риска контаминации

bull Возможность контролировать амплификацию на каждом цикле

bull Количественная оценка исходной матрицы

bull Более высокая специфичность и чувствительность

bull Реактивы не намного дороже обычной ПЦР

Недостатки ПЦР в реальном времениbull Трудности с мультиплексной ПЦР

bull Сложнее оптимизация

bull Высокая стоимость оборудования

1 Научные исследования

ndash амплификация ДНК для гибридизации (блоттинг микрочипы)

ndash амплификация ДНК для секвенирования

ndash клонирование геномной ДНК кДНК

ndash филогенетическое сравнение геномов

ndash генетическое картирование

ndash анализ уровня транскрипции

Применение ПЦР

2 Медицина

ndash генетическое тестирование

ndash типирование тканей (для трансплантации)

ndash тестирование мутаций в онкогенах

ndash диагностика инфекций

3 Судебная медицина

ndash ДНК-дактилоскопия

ndash установление родства

4 Анализ пищевых продуктов детекция ГМО

Применение ПЦР

Применение ПЦР

Залог успеха ПЦР

bull высокая процессивность

bull высокая чувствительность

bull высокая специфичность

bull низкая стоимость быстрота

Получение информации

bull анализ уровня транскрипции

bull ДНК-диагностика

bull генотипирование

Получение материи

bull клонирование ДНК

bull мутагенез

bull секвенирование

Гибридизация нуклеиновых кислот

bull Анализируемая ДНК

bull Зонд

bull Система детекции

Southern blot rarr DNA-microarray

Микрочипы (microarrays)

Affymetrix GeneChip

Гибридизация на микрочипе

1 Получение одноцепочечных меченных молекул ДНК исследуемого образца (ПЦР ОТ-ПЦР)

2 Гибридизация3 Отмывка несвязавшейся ДНК4 Считывание флюоресценции

Микрочип на 40000 проб

Применение микрочипов

bull Анализ экспрессии

bull Сравнительная гибридизация геномов

bull Идентификация организма

bull Анализ полиморфизмов

bull Иммунопреципитация хроматина на чипе

bull Анализ альтернативного сплайсинга

bull Анализ перестроек

Экспрессионный профиль

Сравнение экспрессии

Сравнение экспрессии

Сравнительная гибридизация геномов

Иммунопреципитация хроматина на чипе- для поиска участков связывания белков с ДНК

Химический синтез олигонуклеотидов

Спасибо за внимание

Page 32: Biotech 2011-10-methods

Компоненты ПЦР

Праймеры Определяют амплифицируемый участок

dNTP laquoСтроительный материалraquo

KClМоновалентные катион необходим для оптимальной гибридизации праймеров

Tris Поддержание оптимального для ферментативной реакции рН

MgCl2 Бивалентный катион необходим для работы фермента

Полимераза Осуществляет синтез ДНК

Матрица Анализируемый образец ДНК

Буф

ер

Этапы ПЦРПредварительная денатурация

~950C 1-10 мин

25-50 циклов

Денатурация ~950C 10-60 сек

Отжиг 50-700C 10-60 сек

Элонгация 68-720C 10-180 сек

Финальная элонгация

68-720C 7-10 мин

Полимераза

5`-3` полимеразная активность

Полимераза Процессивность Активности

Taq

(Thermus aquaticus)3-5 тпн

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

Pfu

(Pyrococcus furiosus)1-2 тпн

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

3rarr5 экзонуклеазная

Tth

(Thermus thermophilus)

3-5 тпн

(800 пн для

ревертазной активности)

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

5rarr3 ревертазная

Pwo

(Pyrococcus woesei)3 тпн

5rarr3 полимеразная

3rarr5 экзонуклеазная

Полимераза

5`-3` экзонуклеазная активность

3`-5` экзонуклеазная активность

Стадии ПЦР

Амплификаторы

Термостатированиеbull твёрдый термоблок (элемент Пельтье)bull жидкостьbull поток воздуха

Клонирование ДНК и кДНК

ДНК-дактилоскопия

Сайт-специфический мутагенез

ПЦР для клонирования в вектор

Аллель-специфичная ПЦР- анализ точечных полиморфизмов

Асимметричная ПЦР- наработка одноцепочечного продукта

Инвертированная ПЦР- исследование фланкирующих областей

Вложенная ПЦР- уменьшение числа побочных продуктов реакции

ПЦР в реальном времени

bull одновременная амплификация и измерение количества продукта

bull наличие флюоресцентного красителя в смеси

bull наличие оптического блока в амплификаторе

Системы детекции

1 Неспецифичные

ndash интеркалирующие красители (SYBR Green и др)

2 Специфичные

ndash линейные разрушаемые пробы (TaqMan)

ndash laquoмолекулярные маячкиraquo (beacons)

ndash примыкающие пробы

SYBR Green

Линейные разрушаемые пробы(TaqMan = Taq-polymerase + Pac-Man)

laquoМолекулярные маячкиraquo(molecular beacons)

Примыкающие пробы

Флюорофоры и гасители флюоресценции

Представление результатов ПЦР в реальном времени

линейный lg

Денатурация

Плавление после ПЦР

обратная производная

Плавление после ПЦР

Количественная ПЦР

bull Подсчёт числа копий генов

bull Анализ представленности транскриптов

bull Оценка инфекционной нагрузки

Количественная ПЦР

серия 10-кратных разведений

threshold ndash пороговая флюоресценцияCt ndash пороговый цикл

Преимущества ПЦР в реальном времениbull Отсутствие этапа электрофореза

bull Снижение риска контаминации

bull Возможность контролировать амплификацию на каждом цикле

bull Количественная оценка исходной матрицы

bull Более высокая специфичность и чувствительность

bull Реактивы не намного дороже обычной ПЦР

Недостатки ПЦР в реальном времениbull Трудности с мультиплексной ПЦР

bull Сложнее оптимизация

bull Высокая стоимость оборудования

1 Научные исследования

ndash амплификация ДНК для гибридизации (блоттинг микрочипы)

ndash амплификация ДНК для секвенирования

ndash клонирование геномной ДНК кДНК

ndash филогенетическое сравнение геномов

ndash генетическое картирование

ndash анализ уровня транскрипции

Применение ПЦР

2 Медицина

ndash генетическое тестирование

ndash типирование тканей (для трансплантации)

ndash тестирование мутаций в онкогенах

ndash диагностика инфекций

3 Судебная медицина

ndash ДНК-дактилоскопия

ndash установление родства

4 Анализ пищевых продуктов детекция ГМО

Применение ПЦР

Применение ПЦР

Залог успеха ПЦР

bull высокая процессивность

bull высокая чувствительность

bull высокая специфичность

bull низкая стоимость быстрота

Получение информации

bull анализ уровня транскрипции

bull ДНК-диагностика

bull генотипирование

Получение материи

bull клонирование ДНК

bull мутагенез

bull секвенирование

Гибридизация нуклеиновых кислот

bull Анализируемая ДНК

bull Зонд

bull Система детекции

Southern blot rarr DNA-microarray

Микрочипы (microarrays)

Affymetrix GeneChip

Гибридизация на микрочипе

1 Получение одноцепочечных меченных молекул ДНК исследуемого образца (ПЦР ОТ-ПЦР)

2 Гибридизация3 Отмывка несвязавшейся ДНК4 Считывание флюоресценции

Микрочип на 40000 проб

Применение микрочипов

bull Анализ экспрессии

bull Сравнительная гибридизация геномов

bull Идентификация организма

bull Анализ полиморфизмов

bull Иммунопреципитация хроматина на чипе

bull Анализ альтернативного сплайсинга

bull Анализ перестроек

Экспрессионный профиль

Сравнение экспрессии

Сравнение экспрессии

Сравнительная гибридизация геномов

Иммунопреципитация хроматина на чипе- для поиска участков связывания белков с ДНК

Химический синтез олигонуклеотидов

Спасибо за внимание

Page 33: Biotech 2011-10-methods

Этапы ПЦРПредварительная денатурация

~950C 1-10 мин

25-50 циклов

Денатурация ~950C 10-60 сек

Отжиг 50-700C 10-60 сек

Элонгация 68-720C 10-180 сек

Финальная элонгация

68-720C 7-10 мин

Полимераза

5`-3` полимеразная активность

Полимераза Процессивность Активности

Taq

(Thermus aquaticus)3-5 тпн

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

Pfu

(Pyrococcus furiosus)1-2 тпн

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

3rarr5 экзонуклеазная

Tth

(Thermus thermophilus)

3-5 тпн

(800 пн для

ревертазной активности)

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

5rarr3 ревертазная

Pwo

(Pyrococcus woesei)3 тпн

5rarr3 полимеразная

3rarr5 экзонуклеазная

Полимераза

5`-3` экзонуклеазная активность

3`-5` экзонуклеазная активность

Стадии ПЦР

Амплификаторы

Термостатированиеbull твёрдый термоблок (элемент Пельтье)bull жидкостьbull поток воздуха

Клонирование ДНК и кДНК

ДНК-дактилоскопия

Сайт-специфический мутагенез

ПЦР для клонирования в вектор

Аллель-специфичная ПЦР- анализ точечных полиморфизмов

Асимметричная ПЦР- наработка одноцепочечного продукта

Инвертированная ПЦР- исследование фланкирующих областей

Вложенная ПЦР- уменьшение числа побочных продуктов реакции

ПЦР в реальном времени

bull одновременная амплификация и измерение количества продукта

bull наличие флюоресцентного красителя в смеси

bull наличие оптического блока в амплификаторе

Системы детекции

1 Неспецифичные

ndash интеркалирующие красители (SYBR Green и др)

2 Специфичные

ndash линейные разрушаемые пробы (TaqMan)

ndash laquoмолекулярные маячкиraquo (beacons)

ndash примыкающие пробы

SYBR Green

Линейные разрушаемые пробы(TaqMan = Taq-polymerase + Pac-Man)

laquoМолекулярные маячкиraquo(molecular beacons)

Примыкающие пробы

Флюорофоры и гасители флюоресценции

Представление результатов ПЦР в реальном времени

линейный lg

Денатурация

Плавление после ПЦР

обратная производная

Плавление после ПЦР

Количественная ПЦР

bull Подсчёт числа копий генов

bull Анализ представленности транскриптов

bull Оценка инфекционной нагрузки

Количественная ПЦР

серия 10-кратных разведений

threshold ndash пороговая флюоресценцияCt ndash пороговый цикл

Преимущества ПЦР в реальном времениbull Отсутствие этапа электрофореза

bull Снижение риска контаминации

bull Возможность контролировать амплификацию на каждом цикле

bull Количественная оценка исходной матрицы

bull Более высокая специфичность и чувствительность

bull Реактивы не намного дороже обычной ПЦР

Недостатки ПЦР в реальном времениbull Трудности с мультиплексной ПЦР

bull Сложнее оптимизация

bull Высокая стоимость оборудования

1 Научные исследования

ndash амплификация ДНК для гибридизации (блоттинг микрочипы)

ndash амплификация ДНК для секвенирования

ndash клонирование геномной ДНК кДНК

ndash филогенетическое сравнение геномов

ndash генетическое картирование

ndash анализ уровня транскрипции

Применение ПЦР

2 Медицина

ndash генетическое тестирование

ndash типирование тканей (для трансплантации)

ndash тестирование мутаций в онкогенах

ndash диагностика инфекций

3 Судебная медицина

ndash ДНК-дактилоскопия

ndash установление родства

4 Анализ пищевых продуктов детекция ГМО

Применение ПЦР

Применение ПЦР

Залог успеха ПЦР

bull высокая процессивность

bull высокая чувствительность

bull высокая специфичность

bull низкая стоимость быстрота

Получение информации

bull анализ уровня транскрипции

bull ДНК-диагностика

bull генотипирование

Получение материи

bull клонирование ДНК

bull мутагенез

bull секвенирование

Гибридизация нуклеиновых кислот

bull Анализируемая ДНК

bull Зонд

bull Система детекции

Southern blot rarr DNA-microarray

Микрочипы (microarrays)

Affymetrix GeneChip

Гибридизация на микрочипе

1 Получение одноцепочечных меченных молекул ДНК исследуемого образца (ПЦР ОТ-ПЦР)

2 Гибридизация3 Отмывка несвязавшейся ДНК4 Считывание флюоресценции

Микрочип на 40000 проб

Применение микрочипов

bull Анализ экспрессии

bull Сравнительная гибридизация геномов

bull Идентификация организма

bull Анализ полиморфизмов

bull Иммунопреципитация хроматина на чипе

bull Анализ альтернативного сплайсинга

bull Анализ перестроек

Экспрессионный профиль

Сравнение экспрессии

Сравнение экспрессии

Сравнительная гибридизация геномов

Иммунопреципитация хроматина на чипе- для поиска участков связывания белков с ДНК

Химический синтез олигонуклеотидов

Спасибо за внимание

Page 34: Biotech 2011-10-methods

Полимераза

5`-3` полимеразная активность

Полимераза Процессивность Активности

Taq

(Thermus aquaticus)3-5 тпн

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

Pfu

(Pyrococcus furiosus)1-2 тпн

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

3rarr5 экзонуклеазная

Tth

(Thermus thermophilus)

3-5 тпн

(800 пн для

ревертазной активности)

5rarr3 полимеразная

5rarr3 экзонуклеазная

5rarr3 ревертазная

Pwo

(Pyrococcus woesei)3 тпн

5rarr3 полимеразная

3rarr5 экзонуклеазная

Полимераза

5`-3` экзонуклеазная активность

3`-5` экзонуклеазная активность

Стадии ПЦР

Амплификаторы

Термостатированиеbull твёрдый термоблок (элемент Пельтье)bull жидкостьbull поток воздуха

Клонирование ДНК и кДНК

ДНК-дактилоскопия

Сайт-специфический мутагенез

ПЦР для клонирования в вектор

Аллель-специфичная ПЦР- анализ точечных полиморфизмов

Асимметричная ПЦР- наработка одноцепочечного продукта

Инвертированная ПЦР- исследование фланкирующих областей

Вложенная ПЦР- уменьшение числа побочных продуктов реакции

ПЦР в реальном времени

bull одновременная амплификация и измерение количества продукта

bull наличие флюоресцентного красителя в смеси

bull наличие оптического блока в амплификаторе

Системы детекции

1 Неспецифичные

ndash интеркалирующие красители (SYBR Green и др)

2 Специфичные

ndash линейные разрушаемые пробы (TaqMan)

ndash laquoмолекулярные маячкиraquo (beacons)

ndash примыкающие пробы

SYBR Green

Линейные разрушаемые пробы(TaqMan = Taq-polymerase + Pac-Man)

laquoМолекулярные маячкиraquo(molecular beacons)

Примыкающие пробы

Флюорофоры и гасители флюоресценции

Представление результатов ПЦР в реальном времени

линейный lg

Денатурация

Плавление после ПЦР

обратная производная

Плавление после ПЦР

Количественная ПЦР

bull Подсчёт числа копий генов

bull Анализ представленности транскриптов

bull Оценка инфекционной нагрузки

Количественная ПЦР

серия 10-кратных разведений

threshold ndash пороговая флюоресценцияCt ndash пороговый цикл

Преимущества ПЦР в реальном времениbull Отсутствие этапа электрофореза

bull Снижение риска контаминации

bull Возможность контролировать амплификацию на каждом цикле

bull Количественная оценка исходной матрицы

bull Более высокая специфичность и чувствительность

bull Реактивы не намного дороже обычной ПЦР

Недостатки ПЦР в реальном времениbull Трудности с мультиплексной ПЦР

bull Сложнее оптимизация

bull Высокая стоимость оборудования

1 Научные исследования

ndash амплификация ДНК для гибридизации (блоттинг микрочипы)

ndash амплификация ДНК для секвенирования

ndash клонирование геномной ДНК кДНК

ndash филогенетическое сравнение геномов

ndash генетическое картирование

ndash анализ уровня транскрипции

Применение ПЦР

2 Медицина

ndash генетическое тестирование

ndash типирование тканей (для трансплантации)

ndash тестирование мутаций в онкогенах

ndash диагностика инфекций

3 Судебная медицина

ndash ДНК-дактилоскопия

ndash установление родства

4 Анализ пищевых продуктов детекция ГМО

Применение ПЦР

Применение ПЦР

Залог успеха ПЦР

bull высокая процессивность

bull высокая чувствительность

bull высокая специфичность

bull низкая стоимость быстрота

Получение информации

bull анализ уровня транскрипции

bull ДНК-диагностика

bull генотипирование

Получение материи

bull клонирование ДНК

bull мутагенез

bull секвенирование

Гибридизация нуклеиновых кислот

bull Анализируемая ДНК

bull Зонд

bull Система детекции

Southern blot rarr DNA-microarray

Микрочипы (microarrays)

Affymetrix GeneChip

Гибридизация на микрочипе

1 Получение одноцепочечных меченных молекул ДНК исследуемого образца (ПЦР ОТ-ПЦР)

2 Гибридизация3 Отмывка несвязавшейся ДНК4 Считывание флюоресценции

Микрочип на 40000 проб

Применение микрочипов

bull Анализ экспрессии

bull Сравнительная гибридизация геномов

bull Идентификация организма

bull Анализ полиморфизмов

bull Иммунопреципитация хроматина на чипе

bull Анализ альтернативного сплайсинга

bull Анализ перестроек

Экспрессионный профиль

Сравнение экспрессии

Сравнение экспрессии

Сравнительная гибридизация геномов

Иммунопреципитация хроматина на чипе- для поиска участков связывания белков с ДНК

Химический синтез олигонуклеотидов

Спасибо за внимание

Page 35: Biotech 2011-10-methods

Полимераза

5`-3` экзонуклеазная активность

3`-5` экзонуклеазная активность

Стадии ПЦР

Амплификаторы

Термостатированиеbull твёрдый термоблок (элемент Пельтье)bull жидкостьbull поток воздуха

Клонирование ДНК и кДНК

ДНК-дактилоскопия

Сайт-специфический мутагенез

ПЦР для клонирования в вектор

Аллель-специфичная ПЦР- анализ точечных полиморфизмов

Асимметричная ПЦР- наработка одноцепочечного продукта

Инвертированная ПЦР- исследование фланкирующих областей

Вложенная ПЦР- уменьшение числа побочных продуктов реакции

ПЦР в реальном времени

bull одновременная амплификация и измерение количества продукта

bull наличие флюоресцентного красителя в смеси

bull наличие оптического блока в амплификаторе

Системы детекции

1 Неспецифичные

ndash интеркалирующие красители (SYBR Green и др)

2 Специфичные

ndash линейные разрушаемые пробы (TaqMan)

ndash laquoмолекулярные маячкиraquo (beacons)

ndash примыкающие пробы

SYBR Green

Линейные разрушаемые пробы(TaqMan = Taq-polymerase + Pac-Man)

laquoМолекулярные маячкиraquo(molecular beacons)

Примыкающие пробы

Флюорофоры и гасители флюоресценции

Представление результатов ПЦР в реальном времени

линейный lg

Денатурация

Плавление после ПЦР

обратная производная

Плавление после ПЦР

Количественная ПЦР

bull Подсчёт числа копий генов

bull Анализ представленности транскриптов

bull Оценка инфекционной нагрузки

Количественная ПЦР

серия 10-кратных разведений

threshold ndash пороговая флюоресценцияCt ndash пороговый цикл

Преимущества ПЦР в реальном времениbull Отсутствие этапа электрофореза

bull Снижение риска контаминации

bull Возможность контролировать амплификацию на каждом цикле

bull Количественная оценка исходной матрицы

bull Более высокая специфичность и чувствительность

bull Реактивы не намного дороже обычной ПЦР

Недостатки ПЦР в реальном времениbull Трудности с мультиплексной ПЦР

bull Сложнее оптимизация

bull Высокая стоимость оборудования

1 Научные исследования

ndash амплификация ДНК для гибридизации (блоттинг микрочипы)

ndash амплификация ДНК для секвенирования

ndash клонирование геномной ДНК кДНК

ndash филогенетическое сравнение геномов

ndash генетическое картирование

ndash анализ уровня транскрипции

Применение ПЦР

2 Медицина

ndash генетическое тестирование

ndash типирование тканей (для трансплантации)

ndash тестирование мутаций в онкогенах

ndash диагностика инфекций

3 Судебная медицина

ndash ДНК-дактилоскопия

ndash установление родства

4 Анализ пищевых продуктов детекция ГМО

Применение ПЦР

Применение ПЦР

Залог успеха ПЦР

bull высокая процессивность

bull высокая чувствительность

bull высокая специфичность

bull низкая стоимость быстрота

Получение информации

bull анализ уровня транскрипции

bull ДНК-диагностика

bull генотипирование

Получение материи

bull клонирование ДНК

bull мутагенез

bull секвенирование

Гибридизация нуклеиновых кислот

bull Анализируемая ДНК

bull Зонд

bull Система детекции

Southern blot rarr DNA-microarray

Микрочипы (microarrays)

Affymetrix GeneChip

Гибридизация на микрочипе

1 Получение одноцепочечных меченных молекул ДНК исследуемого образца (ПЦР ОТ-ПЦР)

2 Гибридизация3 Отмывка несвязавшейся ДНК4 Считывание флюоресценции

Микрочип на 40000 проб

Применение микрочипов

bull Анализ экспрессии

bull Сравнительная гибридизация геномов

bull Идентификация организма

bull Анализ полиморфизмов

bull Иммунопреципитация хроматина на чипе

bull Анализ альтернативного сплайсинга

bull Анализ перестроек

Экспрессионный профиль

Сравнение экспрессии

Сравнение экспрессии

Сравнительная гибридизация геномов

Иммунопреципитация хроматина на чипе- для поиска участков связывания белков с ДНК

Химический синтез олигонуклеотидов

Спасибо за внимание

Page 36: Biotech 2011-10-methods

Стадии ПЦР

Амплификаторы

Термостатированиеbull твёрдый термоблок (элемент Пельтье)bull жидкостьbull поток воздуха

Клонирование ДНК и кДНК

ДНК-дактилоскопия

Сайт-специфический мутагенез

ПЦР для клонирования в вектор

Аллель-специфичная ПЦР- анализ точечных полиморфизмов

Асимметричная ПЦР- наработка одноцепочечного продукта

Инвертированная ПЦР- исследование фланкирующих областей

Вложенная ПЦР- уменьшение числа побочных продуктов реакции

ПЦР в реальном времени

bull одновременная амплификация и измерение количества продукта

bull наличие флюоресцентного красителя в смеси

bull наличие оптического блока в амплификаторе

Системы детекции

1 Неспецифичные

ndash интеркалирующие красители (SYBR Green и др)

2 Специфичные

ndash линейные разрушаемые пробы (TaqMan)

ndash laquoмолекулярные маячкиraquo (beacons)

ndash примыкающие пробы

SYBR Green

Линейные разрушаемые пробы(TaqMan = Taq-polymerase + Pac-Man)

laquoМолекулярные маячкиraquo(molecular beacons)

Примыкающие пробы

Флюорофоры и гасители флюоресценции

Представление результатов ПЦР в реальном времени

линейный lg

Денатурация

Плавление после ПЦР

обратная производная

Плавление после ПЦР

Количественная ПЦР

bull Подсчёт числа копий генов

bull Анализ представленности транскриптов

bull Оценка инфекционной нагрузки

Количественная ПЦР

серия 10-кратных разведений

threshold ndash пороговая флюоресценцияCt ndash пороговый цикл

Преимущества ПЦР в реальном времениbull Отсутствие этапа электрофореза

bull Снижение риска контаминации

bull Возможность контролировать амплификацию на каждом цикле

bull Количественная оценка исходной матрицы

bull Более высокая специфичность и чувствительность

bull Реактивы не намного дороже обычной ПЦР

Недостатки ПЦР в реальном времениbull Трудности с мультиплексной ПЦР

bull Сложнее оптимизация

bull Высокая стоимость оборудования

1 Научные исследования

ndash амплификация ДНК для гибридизации (блоттинг микрочипы)

ndash амплификация ДНК для секвенирования

ndash клонирование геномной ДНК кДНК

ndash филогенетическое сравнение геномов

ndash генетическое картирование

ndash анализ уровня транскрипции

Применение ПЦР

2 Медицина

ndash генетическое тестирование

ndash типирование тканей (для трансплантации)

ndash тестирование мутаций в онкогенах

ndash диагностика инфекций

3 Судебная медицина

ndash ДНК-дактилоскопия

ndash установление родства

4 Анализ пищевых продуктов детекция ГМО

Применение ПЦР

Применение ПЦР

Залог успеха ПЦР

bull высокая процессивность

bull высокая чувствительность

bull высокая специфичность

bull низкая стоимость быстрота

Получение информации

bull анализ уровня транскрипции

bull ДНК-диагностика

bull генотипирование

Получение материи

bull клонирование ДНК

bull мутагенез

bull секвенирование

Гибридизация нуклеиновых кислот

bull Анализируемая ДНК

bull Зонд

bull Система детекции

Southern blot rarr DNA-microarray

Микрочипы (microarrays)

Affymetrix GeneChip

Гибридизация на микрочипе

1 Получение одноцепочечных меченных молекул ДНК исследуемого образца (ПЦР ОТ-ПЦР)

2 Гибридизация3 Отмывка несвязавшейся ДНК4 Считывание флюоресценции

Микрочип на 40000 проб

Применение микрочипов

bull Анализ экспрессии

bull Сравнительная гибридизация геномов

bull Идентификация организма

bull Анализ полиморфизмов

bull Иммунопреципитация хроматина на чипе

bull Анализ альтернативного сплайсинга

bull Анализ перестроек

Экспрессионный профиль

Сравнение экспрессии

Сравнение экспрессии

Сравнительная гибридизация геномов

Иммунопреципитация хроматина на чипе- для поиска участков связывания белков с ДНК

Химический синтез олигонуклеотидов

Спасибо за внимание

Page 37: Biotech 2011-10-methods

Амплификаторы

Термостатированиеbull твёрдый термоблок (элемент Пельтье)bull жидкостьbull поток воздуха

Клонирование ДНК и кДНК

ДНК-дактилоскопия

Сайт-специфический мутагенез

ПЦР для клонирования в вектор

Аллель-специфичная ПЦР- анализ точечных полиморфизмов

Асимметричная ПЦР- наработка одноцепочечного продукта

Инвертированная ПЦР- исследование фланкирующих областей

Вложенная ПЦР- уменьшение числа побочных продуктов реакции

ПЦР в реальном времени

bull одновременная амплификация и измерение количества продукта

bull наличие флюоресцентного красителя в смеси

bull наличие оптического блока в амплификаторе

Системы детекции

1 Неспецифичные

ndash интеркалирующие красители (SYBR Green и др)

2 Специфичные

ndash линейные разрушаемые пробы (TaqMan)

ndash laquoмолекулярные маячкиraquo (beacons)

ndash примыкающие пробы

SYBR Green

Линейные разрушаемые пробы(TaqMan = Taq-polymerase + Pac-Man)

laquoМолекулярные маячкиraquo(molecular beacons)

Примыкающие пробы

Флюорофоры и гасители флюоресценции

Представление результатов ПЦР в реальном времени

линейный lg

Денатурация

Плавление после ПЦР

обратная производная

Плавление после ПЦР

Количественная ПЦР

bull Подсчёт числа копий генов

bull Анализ представленности транскриптов

bull Оценка инфекционной нагрузки

Количественная ПЦР

серия 10-кратных разведений

threshold ndash пороговая флюоресценцияCt ndash пороговый цикл

Преимущества ПЦР в реальном времениbull Отсутствие этапа электрофореза

bull Снижение риска контаминации

bull Возможность контролировать амплификацию на каждом цикле

bull Количественная оценка исходной матрицы

bull Более высокая специфичность и чувствительность

bull Реактивы не намного дороже обычной ПЦР

Недостатки ПЦР в реальном времениbull Трудности с мультиплексной ПЦР

bull Сложнее оптимизация

bull Высокая стоимость оборудования

1 Научные исследования

ndash амплификация ДНК для гибридизации (блоттинг микрочипы)

ndash амплификация ДНК для секвенирования

ndash клонирование геномной ДНК кДНК

ndash филогенетическое сравнение геномов

ndash генетическое картирование

ndash анализ уровня транскрипции

Применение ПЦР

2 Медицина

ndash генетическое тестирование

ndash типирование тканей (для трансплантации)

ndash тестирование мутаций в онкогенах

ndash диагностика инфекций

3 Судебная медицина

ndash ДНК-дактилоскопия

ndash установление родства

4 Анализ пищевых продуктов детекция ГМО

Применение ПЦР

Применение ПЦР

Залог успеха ПЦР

bull высокая процессивность

bull высокая чувствительность

bull высокая специфичность

bull низкая стоимость быстрота

Получение информации

bull анализ уровня транскрипции

bull ДНК-диагностика

bull генотипирование

Получение материи

bull клонирование ДНК

bull мутагенез

bull секвенирование

Гибридизация нуклеиновых кислот

bull Анализируемая ДНК

bull Зонд

bull Система детекции

Southern blot rarr DNA-microarray

Микрочипы (microarrays)

Affymetrix GeneChip

Гибридизация на микрочипе

1 Получение одноцепочечных меченных молекул ДНК исследуемого образца (ПЦР ОТ-ПЦР)

2 Гибридизация3 Отмывка несвязавшейся ДНК4 Считывание флюоресценции

Микрочип на 40000 проб

Применение микрочипов

bull Анализ экспрессии

bull Сравнительная гибридизация геномов

bull Идентификация организма

bull Анализ полиморфизмов

bull Иммунопреципитация хроматина на чипе

bull Анализ альтернативного сплайсинга

bull Анализ перестроек

Экспрессионный профиль

Сравнение экспрессии

Сравнение экспрессии

Сравнительная гибридизация геномов

Иммунопреципитация хроматина на чипе- для поиска участков связывания белков с ДНК

Химический синтез олигонуклеотидов

Спасибо за внимание

Page 38: Biotech 2011-10-methods

Клонирование ДНК и кДНК

ДНК-дактилоскопия

Сайт-специфический мутагенез

ПЦР для клонирования в вектор

Аллель-специфичная ПЦР- анализ точечных полиморфизмов

Асимметричная ПЦР- наработка одноцепочечного продукта

Инвертированная ПЦР- исследование фланкирующих областей

Вложенная ПЦР- уменьшение числа побочных продуктов реакции

ПЦР в реальном времени

bull одновременная амплификация и измерение количества продукта

bull наличие флюоресцентного красителя в смеси

bull наличие оптического блока в амплификаторе

Системы детекции

1 Неспецифичные

ndash интеркалирующие красители (SYBR Green и др)

2 Специфичные

ndash линейные разрушаемые пробы (TaqMan)

ndash laquoмолекулярные маячкиraquo (beacons)

ndash примыкающие пробы

SYBR Green

Линейные разрушаемые пробы(TaqMan = Taq-polymerase + Pac-Man)

laquoМолекулярные маячкиraquo(molecular beacons)

Примыкающие пробы

Флюорофоры и гасители флюоресценции

Представление результатов ПЦР в реальном времени

линейный lg

Денатурация

Плавление после ПЦР

обратная производная

Плавление после ПЦР

Количественная ПЦР

bull Подсчёт числа копий генов

bull Анализ представленности транскриптов

bull Оценка инфекционной нагрузки

Количественная ПЦР

серия 10-кратных разведений

threshold ndash пороговая флюоресценцияCt ndash пороговый цикл

Преимущества ПЦР в реальном времениbull Отсутствие этапа электрофореза

bull Снижение риска контаминации

bull Возможность контролировать амплификацию на каждом цикле

bull Количественная оценка исходной матрицы

bull Более высокая специфичность и чувствительность

bull Реактивы не намного дороже обычной ПЦР

Недостатки ПЦР в реальном времениbull Трудности с мультиплексной ПЦР

bull Сложнее оптимизация

bull Высокая стоимость оборудования

1 Научные исследования

ndash амплификация ДНК для гибридизации (блоттинг микрочипы)

ndash амплификация ДНК для секвенирования

ndash клонирование геномной ДНК кДНК

ndash филогенетическое сравнение геномов

ndash генетическое картирование

ndash анализ уровня транскрипции

Применение ПЦР

2 Медицина

ndash генетическое тестирование

ndash типирование тканей (для трансплантации)

ndash тестирование мутаций в онкогенах

ndash диагностика инфекций

3 Судебная медицина

ndash ДНК-дактилоскопия

ndash установление родства

4 Анализ пищевых продуктов детекция ГМО

Применение ПЦР

Применение ПЦР

Залог успеха ПЦР

bull высокая процессивность

bull высокая чувствительность

bull высокая специфичность

bull низкая стоимость быстрота

Получение информации

bull анализ уровня транскрипции

bull ДНК-диагностика

bull генотипирование

Получение материи

bull клонирование ДНК

bull мутагенез

bull секвенирование

Гибридизация нуклеиновых кислот

bull Анализируемая ДНК

bull Зонд

bull Система детекции

Southern blot rarr DNA-microarray

Микрочипы (microarrays)

Affymetrix GeneChip

Гибридизация на микрочипе

1 Получение одноцепочечных меченных молекул ДНК исследуемого образца (ПЦР ОТ-ПЦР)

2 Гибридизация3 Отмывка несвязавшейся ДНК4 Считывание флюоресценции

Микрочип на 40000 проб

Применение микрочипов

bull Анализ экспрессии

bull Сравнительная гибридизация геномов

bull Идентификация организма

bull Анализ полиморфизмов

bull Иммунопреципитация хроматина на чипе

bull Анализ альтернативного сплайсинга

bull Анализ перестроек

Экспрессионный профиль

Сравнение экспрессии

Сравнение экспрессии

Сравнительная гибридизация геномов

Иммунопреципитация хроматина на чипе- для поиска участков связывания белков с ДНК

Химический синтез олигонуклеотидов

Спасибо за внимание

Page 39: Biotech 2011-10-methods

ДНК-дактилоскопия

Сайт-специфический мутагенез

ПЦР для клонирования в вектор

Аллель-специфичная ПЦР- анализ точечных полиморфизмов

Асимметричная ПЦР- наработка одноцепочечного продукта

Инвертированная ПЦР- исследование фланкирующих областей

Вложенная ПЦР- уменьшение числа побочных продуктов реакции

ПЦР в реальном времени

bull одновременная амплификация и измерение количества продукта

bull наличие флюоресцентного красителя в смеси

bull наличие оптического блока в амплификаторе

Системы детекции

1 Неспецифичные

ndash интеркалирующие красители (SYBR Green и др)

2 Специфичные

ndash линейные разрушаемые пробы (TaqMan)

ndash laquoмолекулярные маячкиraquo (beacons)

ndash примыкающие пробы

SYBR Green

Линейные разрушаемые пробы(TaqMan = Taq-polymerase + Pac-Man)

laquoМолекулярные маячкиraquo(molecular beacons)

Примыкающие пробы

Флюорофоры и гасители флюоресценции

Представление результатов ПЦР в реальном времени

линейный lg

Денатурация

Плавление после ПЦР

обратная производная

Плавление после ПЦР

Количественная ПЦР

bull Подсчёт числа копий генов

bull Анализ представленности транскриптов

bull Оценка инфекционной нагрузки

Количественная ПЦР

серия 10-кратных разведений

threshold ndash пороговая флюоресценцияCt ndash пороговый цикл

Преимущества ПЦР в реальном времениbull Отсутствие этапа электрофореза

bull Снижение риска контаминации

bull Возможность контролировать амплификацию на каждом цикле

bull Количественная оценка исходной матрицы

bull Более высокая специфичность и чувствительность

bull Реактивы не намного дороже обычной ПЦР

Недостатки ПЦР в реальном времениbull Трудности с мультиплексной ПЦР

bull Сложнее оптимизация

bull Высокая стоимость оборудования

1 Научные исследования

ndash амплификация ДНК для гибридизации (блоттинг микрочипы)

ndash амплификация ДНК для секвенирования

ndash клонирование геномной ДНК кДНК

ndash филогенетическое сравнение геномов

ndash генетическое картирование

ndash анализ уровня транскрипции

Применение ПЦР

2 Медицина

ndash генетическое тестирование

ndash типирование тканей (для трансплантации)

ndash тестирование мутаций в онкогенах

ndash диагностика инфекций

3 Судебная медицина

ndash ДНК-дактилоскопия

ndash установление родства

4 Анализ пищевых продуктов детекция ГМО

Применение ПЦР

Применение ПЦР

Залог успеха ПЦР

bull высокая процессивность

bull высокая чувствительность

bull высокая специфичность

bull низкая стоимость быстрота

Получение информации

bull анализ уровня транскрипции

bull ДНК-диагностика

bull генотипирование

Получение материи

bull клонирование ДНК

bull мутагенез

bull секвенирование

Гибридизация нуклеиновых кислот

bull Анализируемая ДНК

bull Зонд

bull Система детекции

Southern blot rarr DNA-microarray

Микрочипы (microarrays)

Affymetrix GeneChip

Гибридизация на микрочипе

1 Получение одноцепочечных меченных молекул ДНК исследуемого образца (ПЦР ОТ-ПЦР)

2 Гибридизация3 Отмывка несвязавшейся ДНК4 Считывание флюоресценции

Микрочип на 40000 проб

Применение микрочипов

bull Анализ экспрессии

bull Сравнительная гибридизация геномов

bull Идентификация организма

bull Анализ полиморфизмов

bull Иммунопреципитация хроматина на чипе

bull Анализ альтернативного сплайсинга

bull Анализ перестроек

Экспрессионный профиль

Сравнение экспрессии

Сравнение экспрессии

Сравнительная гибридизация геномов

Иммунопреципитация хроматина на чипе- для поиска участков связывания белков с ДНК

Химический синтез олигонуклеотидов

Спасибо за внимание

Page 40: Biotech 2011-10-methods

Сайт-специфический мутагенез

ПЦР для клонирования в вектор

Аллель-специфичная ПЦР- анализ точечных полиморфизмов

Асимметричная ПЦР- наработка одноцепочечного продукта

Инвертированная ПЦР- исследование фланкирующих областей

Вложенная ПЦР- уменьшение числа побочных продуктов реакции

ПЦР в реальном времени

bull одновременная амплификация и измерение количества продукта

bull наличие флюоресцентного красителя в смеси

bull наличие оптического блока в амплификаторе

Системы детекции

1 Неспецифичные

ndash интеркалирующие красители (SYBR Green и др)

2 Специфичные

ndash линейные разрушаемые пробы (TaqMan)

ndash laquoмолекулярные маячкиraquo (beacons)

ndash примыкающие пробы

SYBR Green

Линейные разрушаемые пробы(TaqMan = Taq-polymerase + Pac-Man)

laquoМолекулярные маячкиraquo(molecular beacons)

Примыкающие пробы

Флюорофоры и гасители флюоресценции

Представление результатов ПЦР в реальном времени

линейный lg

Денатурация

Плавление после ПЦР

обратная производная

Плавление после ПЦР

Количественная ПЦР

bull Подсчёт числа копий генов

bull Анализ представленности транскриптов

bull Оценка инфекционной нагрузки

Количественная ПЦР

серия 10-кратных разведений

threshold ndash пороговая флюоресценцияCt ndash пороговый цикл

Преимущества ПЦР в реальном времениbull Отсутствие этапа электрофореза

bull Снижение риска контаминации

bull Возможность контролировать амплификацию на каждом цикле

bull Количественная оценка исходной матрицы

bull Более высокая специфичность и чувствительность

bull Реактивы не намного дороже обычной ПЦР

Недостатки ПЦР в реальном времениbull Трудности с мультиплексной ПЦР

bull Сложнее оптимизация

bull Высокая стоимость оборудования

1 Научные исследования

ndash амплификация ДНК для гибридизации (блоттинг микрочипы)

ndash амплификация ДНК для секвенирования

ndash клонирование геномной ДНК кДНК

ndash филогенетическое сравнение геномов

ndash генетическое картирование

ndash анализ уровня транскрипции

Применение ПЦР

2 Медицина

ndash генетическое тестирование

ndash типирование тканей (для трансплантации)

ndash тестирование мутаций в онкогенах

ndash диагностика инфекций

3 Судебная медицина

ndash ДНК-дактилоскопия

ndash установление родства

4 Анализ пищевых продуктов детекция ГМО

Применение ПЦР

Применение ПЦР

Залог успеха ПЦР

bull высокая процессивность

bull высокая чувствительность

bull высокая специфичность

bull низкая стоимость быстрота

Получение информации

bull анализ уровня транскрипции

bull ДНК-диагностика

bull генотипирование

Получение материи

bull клонирование ДНК

bull мутагенез

bull секвенирование

Гибридизация нуклеиновых кислот

bull Анализируемая ДНК

bull Зонд

bull Система детекции

Southern blot rarr DNA-microarray

Микрочипы (microarrays)

Affymetrix GeneChip

Гибридизация на микрочипе

1 Получение одноцепочечных меченных молекул ДНК исследуемого образца (ПЦР ОТ-ПЦР)

2 Гибридизация3 Отмывка несвязавшейся ДНК4 Считывание флюоресценции

Микрочип на 40000 проб

Применение микрочипов

bull Анализ экспрессии

bull Сравнительная гибридизация геномов

bull Идентификация организма

bull Анализ полиморфизмов

bull Иммунопреципитация хроматина на чипе

bull Анализ альтернативного сплайсинга

bull Анализ перестроек

Экспрессионный профиль

Сравнение экспрессии

Сравнение экспрессии

Сравнительная гибридизация геномов

Иммунопреципитация хроматина на чипе- для поиска участков связывания белков с ДНК

Химический синтез олигонуклеотидов

Спасибо за внимание

Page 41: Biotech 2011-10-methods

ПЦР для клонирования в вектор

Аллель-специфичная ПЦР- анализ точечных полиморфизмов

Асимметричная ПЦР- наработка одноцепочечного продукта

Инвертированная ПЦР- исследование фланкирующих областей

Вложенная ПЦР- уменьшение числа побочных продуктов реакции

ПЦР в реальном времени

bull одновременная амплификация и измерение количества продукта

bull наличие флюоресцентного красителя в смеси

bull наличие оптического блока в амплификаторе

Системы детекции

1 Неспецифичные

ndash интеркалирующие красители (SYBR Green и др)

2 Специфичные

ndash линейные разрушаемые пробы (TaqMan)

ndash laquoмолекулярные маячкиraquo (beacons)

ndash примыкающие пробы

SYBR Green

Линейные разрушаемые пробы(TaqMan = Taq-polymerase + Pac-Man)

laquoМолекулярные маячкиraquo(molecular beacons)

Примыкающие пробы

Флюорофоры и гасители флюоресценции

Представление результатов ПЦР в реальном времени

линейный lg

Денатурация

Плавление после ПЦР

обратная производная

Плавление после ПЦР

Количественная ПЦР

bull Подсчёт числа копий генов

bull Анализ представленности транскриптов

bull Оценка инфекционной нагрузки

Количественная ПЦР

серия 10-кратных разведений

threshold ndash пороговая флюоресценцияCt ndash пороговый цикл

Преимущества ПЦР в реальном времениbull Отсутствие этапа электрофореза

bull Снижение риска контаминации

bull Возможность контролировать амплификацию на каждом цикле

bull Количественная оценка исходной матрицы

bull Более высокая специфичность и чувствительность

bull Реактивы не намного дороже обычной ПЦР

Недостатки ПЦР в реальном времениbull Трудности с мультиплексной ПЦР

bull Сложнее оптимизация

bull Высокая стоимость оборудования

1 Научные исследования

ndash амплификация ДНК для гибридизации (блоттинг микрочипы)

ndash амплификация ДНК для секвенирования

ndash клонирование геномной ДНК кДНК

ndash филогенетическое сравнение геномов

ndash генетическое картирование

ndash анализ уровня транскрипции

Применение ПЦР

2 Медицина

ndash генетическое тестирование

ndash типирование тканей (для трансплантации)

ndash тестирование мутаций в онкогенах

ndash диагностика инфекций

3 Судебная медицина

ndash ДНК-дактилоскопия

ndash установление родства

4 Анализ пищевых продуктов детекция ГМО

Применение ПЦР

Применение ПЦР

Залог успеха ПЦР

bull высокая процессивность

bull высокая чувствительность

bull высокая специфичность

bull низкая стоимость быстрота

Получение информации

bull анализ уровня транскрипции

bull ДНК-диагностика

bull генотипирование

Получение материи

bull клонирование ДНК

bull мутагенез

bull секвенирование

Гибридизация нуклеиновых кислот

bull Анализируемая ДНК

bull Зонд

bull Система детекции

Southern blot rarr DNA-microarray

Микрочипы (microarrays)

Affymetrix GeneChip

Гибридизация на микрочипе

1 Получение одноцепочечных меченных молекул ДНК исследуемого образца (ПЦР ОТ-ПЦР)

2 Гибридизация3 Отмывка несвязавшейся ДНК4 Считывание флюоресценции

Микрочип на 40000 проб

Применение микрочипов

bull Анализ экспрессии

bull Сравнительная гибридизация геномов

bull Идентификация организма

bull Анализ полиморфизмов

bull Иммунопреципитация хроматина на чипе

bull Анализ альтернативного сплайсинга

bull Анализ перестроек

Экспрессионный профиль

Сравнение экспрессии

Сравнение экспрессии

Сравнительная гибридизация геномов

Иммунопреципитация хроматина на чипе- для поиска участков связывания белков с ДНК

Химический синтез олигонуклеотидов

Спасибо за внимание

Page 42: Biotech 2011-10-methods

Аллель-специфичная ПЦР- анализ точечных полиморфизмов

Асимметричная ПЦР- наработка одноцепочечного продукта

Инвертированная ПЦР- исследование фланкирующих областей

Вложенная ПЦР- уменьшение числа побочных продуктов реакции

ПЦР в реальном времени

bull одновременная амплификация и измерение количества продукта

bull наличие флюоресцентного красителя в смеси

bull наличие оптического блока в амплификаторе

Системы детекции

1 Неспецифичные

ndash интеркалирующие красители (SYBR Green и др)

2 Специфичные

ndash линейные разрушаемые пробы (TaqMan)

ndash laquoмолекулярные маячкиraquo (beacons)

ndash примыкающие пробы

SYBR Green

Линейные разрушаемые пробы(TaqMan = Taq-polymerase + Pac-Man)

laquoМолекулярные маячкиraquo(molecular beacons)

Примыкающие пробы

Флюорофоры и гасители флюоресценции

Представление результатов ПЦР в реальном времени

линейный lg

Денатурация

Плавление после ПЦР

обратная производная

Плавление после ПЦР

Количественная ПЦР

bull Подсчёт числа копий генов

bull Анализ представленности транскриптов

bull Оценка инфекционной нагрузки

Количественная ПЦР

серия 10-кратных разведений

threshold ndash пороговая флюоресценцияCt ndash пороговый цикл

Преимущества ПЦР в реальном времениbull Отсутствие этапа электрофореза

bull Снижение риска контаминации

bull Возможность контролировать амплификацию на каждом цикле

bull Количественная оценка исходной матрицы

bull Более высокая специфичность и чувствительность

bull Реактивы не намного дороже обычной ПЦР

Недостатки ПЦР в реальном времениbull Трудности с мультиплексной ПЦР

bull Сложнее оптимизация

bull Высокая стоимость оборудования

1 Научные исследования

ndash амплификация ДНК для гибридизации (блоттинг микрочипы)

ndash амплификация ДНК для секвенирования

ndash клонирование геномной ДНК кДНК

ndash филогенетическое сравнение геномов

ndash генетическое картирование

ndash анализ уровня транскрипции

Применение ПЦР

2 Медицина

ndash генетическое тестирование

ndash типирование тканей (для трансплантации)

ndash тестирование мутаций в онкогенах

ndash диагностика инфекций

3 Судебная медицина

ndash ДНК-дактилоскопия

ndash установление родства

4 Анализ пищевых продуктов детекция ГМО

Применение ПЦР

Применение ПЦР

Залог успеха ПЦР

bull высокая процессивность

bull высокая чувствительность

bull высокая специфичность

bull низкая стоимость быстрота

Получение информации

bull анализ уровня транскрипции

bull ДНК-диагностика

bull генотипирование

Получение материи

bull клонирование ДНК

bull мутагенез

bull секвенирование

Гибридизация нуклеиновых кислот

bull Анализируемая ДНК

bull Зонд

bull Система детекции

Southern blot rarr DNA-microarray

Микрочипы (microarrays)

Affymetrix GeneChip

Гибридизация на микрочипе

1 Получение одноцепочечных меченных молекул ДНК исследуемого образца (ПЦР ОТ-ПЦР)

2 Гибридизация3 Отмывка несвязавшейся ДНК4 Считывание флюоресценции

Микрочип на 40000 проб

Применение микрочипов

bull Анализ экспрессии

bull Сравнительная гибридизация геномов

bull Идентификация организма

bull Анализ полиморфизмов

bull Иммунопреципитация хроматина на чипе

bull Анализ альтернативного сплайсинга

bull Анализ перестроек

Экспрессионный профиль

Сравнение экспрессии

Сравнение экспрессии

Сравнительная гибридизация геномов

Иммунопреципитация хроматина на чипе- для поиска участков связывания белков с ДНК

Химический синтез олигонуклеотидов

Спасибо за внимание

Page 43: Biotech 2011-10-methods

Асимметричная ПЦР- наработка одноцепочечного продукта

Инвертированная ПЦР- исследование фланкирующих областей

Вложенная ПЦР- уменьшение числа побочных продуктов реакции

ПЦР в реальном времени

bull одновременная амплификация и измерение количества продукта

bull наличие флюоресцентного красителя в смеси

bull наличие оптического блока в амплификаторе

Системы детекции

1 Неспецифичные

ndash интеркалирующие красители (SYBR Green и др)

2 Специфичные

ndash линейные разрушаемые пробы (TaqMan)

ndash laquoмолекулярные маячкиraquo (beacons)

ndash примыкающие пробы

SYBR Green

Линейные разрушаемые пробы(TaqMan = Taq-polymerase + Pac-Man)

laquoМолекулярные маячкиraquo(molecular beacons)

Примыкающие пробы

Флюорофоры и гасители флюоресценции

Представление результатов ПЦР в реальном времени

линейный lg

Денатурация

Плавление после ПЦР

обратная производная

Плавление после ПЦР

Количественная ПЦР

bull Подсчёт числа копий генов

bull Анализ представленности транскриптов

bull Оценка инфекционной нагрузки

Количественная ПЦР

серия 10-кратных разведений

threshold ndash пороговая флюоресценцияCt ndash пороговый цикл

Преимущества ПЦР в реальном времениbull Отсутствие этапа электрофореза

bull Снижение риска контаминации

bull Возможность контролировать амплификацию на каждом цикле

bull Количественная оценка исходной матрицы

bull Более высокая специфичность и чувствительность

bull Реактивы не намного дороже обычной ПЦР

Недостатки ПЦР в реальном времениbull Трудности с мультиплексной ПЦР

bull Сложнее оптимизация

bull Высокая стоимость оборудования

1 Научные исследования

ndash амплификация ДНК для гибридизации (блоттинг микрочипы)

ndash амплификация ДНК для секвенирования

ndash клонирование геномной ДНК кДНК

ndash филогенетическое сравнение геномов

ndash генетическое картирование

ndash анализ уровня транскрипции

Применение ПЦР

2 Медицина

ndash генетическое тестирование

ndash типирование тканей (для трансплантации)

ndash тестирование мутаций в онкогенах

ndash диагностика инфекций

3 Судебная медицина

ndash ДНК-дактилоскопия

ndash установление родства

4 Анализ пищевых продуктов детекция ГМО

Применение ПЦР

Применение ПЦР

Залог успеха ПЦР

bull высокая процессивность

bull высокая чувствительность

bull высокая специфичность

bull низкая стоимость быстрота

Получение информации

bull анализ уровня транскрипции

bull ДНК-диагностика

bull генотипирование

Получение материи

bull клонирование ДНК

bull мутагенез

bull секвенирование

Гибридизация нуклеиновых кислот

bull Анализируемая ДНК

bull Зонд

bull Система детекции

Southern blot rarr DNA-microarray

Микрочипы (microarrays)

Affymetrix GeneChip

Гибридизация на микрочипе

1 Получение одноцепочечных меченных молекул ДНК исследуемого образца (ПЦР ОТ-ПЦР)

2 Гибридизация3 Отмывка несвязавшейся ДНК4 Считывание флюоресценции

Микрочип на 40000 проб

Применение микрочипов

bull Анализ экспрессии

bull Сравнительная гибридизация геномов

bull Идентификация организма

bull Анализ полиморфизмов

bull Иммунопреципитация хроматина на чипе

bull Анализ альтернативного сплайсинга

bull Анализ перестроек

Экспрессионный профиль

Сравнение экспрессии

Сравнение экспрессии

Сравнительная гибридизация геномов

Иммунопреципитация хроматина на чипе- для поиска участков связывания белков с ДНК

Химический синтез олигонуклеотидов

Спасибо за внимание

Page 44: Biotech 2011-10-methods

Инвертированная ПЦР- исследование фланкирующих областей

Вложенная ПЦР- уменьшение числа побочных продуктов реакции

ПЦР в реальном времени

bull одновременная амплификация и измерение количества продукта

bull наличие флюоресцентного красителя в смеси

bull наличие оптического блока в амплификаторе

Системы детекции

1 Неспецифичные

ndash интеркалирующие красители (SYBR Green и др)

2 Специфичные

ndash линейные разрушаемые пробы (TaqMan)

ndash laquoмолекулярные маячкиraquo (beacons)

ndash примыкающие пробы

SYBR Green

Линейные разрушаемые пробы(TaqMan = Taq-polymerase + Pac-Man)

laquoМолекулярные маячкиraquo(molecular beacons)

Примыкающие пробы

Флюорофоры и гасители флюоресценции

Представление результатов ПЦР в реальном времени

линейный lg

Денатурация

Плавление после ПЦР

обратная производная

Плавление после ПЦР

Количественная ПЦР

bull Подсчёт числа копий генов

bull Анализ представленности транскриптов

bull Оценка инфекционной нагрузки

Количественная ПЦР

серия 10-кратных разведений

threshold ndash пороговая флюоресценцияCt ndash пороговый цикл

Преимущества ПЦР в реальном времениbull Отсутствие этапа электрофореза

bull Снижение риска контаминации

bull Возможность контролировать амплификацию на каждом цикле

bull Количественная оценка исходной матрицы

bull Более высокая специфичность и чувствительность

bull Реактивы не намного дороже обычной ПЦР

Недостатки ПЦР в реальном времениbull Трудности с мультиплексной ПЦР

bull Сложнее оптимизация

bull Высокая стоимость оборудования

1 Научные исследования

ndash амплификация ДНК для гибридизации (блоттинг микрочипы)

ndash амплификация ДНК для секвенирования

ndash клонирование геномной ДНК кДНК

ndash филогенетическое сравнение геномов

ndash генетическое картирование

ndash анализ уровня транскрипции

Применение ПЦР

2 Медицина

ndash генетическое тестирование

ndash типирование тканей (для трансплантации)

ndash тестирование мутаций в онкогенах

ndash диагностика инфекций

3 Судебная медицина

ndash ДНК-дактилоскопия

ndash установление родства

4 Анализ пищевых продуктов детекция ГМО

Применение ПЦР

Применение ПЦР

Залог успеха ПЦР

bull высокая процессивность

bull высокая чувствительность

bull высокая специфичность

bull низкая стоимость быстрота

Получение информации

bull анализ уровня транскрипции

bull ДНК-диагностика

bull генотипирование

Получение материи

bull клонирование ДНК

bull мутагенез

bull секвенирование

Гибридизация нуклеиновых кислот

bull Анализируемая ДНК

bull Зонд

bull Система детекции

Southern blot rarr DNA-microarray

Микрочипы (microarrays)

Affymetrix GeneChip

Гибридизация на микрочипе

1 Получение одноцепочечных меченных молекул ДНК исследуемого образца (ПЦР ОТ-ПЦР)

2 Гибридизация3 Отмывка несвязавшейся ДНК4 Считывание флюоресценции

Микрочип на 40000 проб

Применение микрочипов

bull Анализ экспрессии

bull Сравнительная гибридизация геномов

bull Идентификация организма

bull Анализ полиморфизмов

bull Иммунопреципитация хроматина на чипе

bull Анализ альтернативного сплайсинга

bull Анализ перестроек

Экспрессионный профиль

Сравнение экспрессии

Сравнение экспрессии

Сравнительная гибридизация геномов

Иммунопреципитация хроматина на чипе- для поиска участков связывания белков с ДНК

Химический синтез олигонуклеотидов

Спасибо за внимание

Page 45: Biotech 2011-10-methods

Вложенная ПЦР- уменьшение числа побочных продуктов реакции

ПЦР в реальном времени

bull одновременная амплификация и измерение количества продукта

bull наличие флюоресцентного красителя в смеси

bull наличие оптического блока в амплификаторе

Системы детекции

1 Неспецифичные

ndash интеркалирующие красители (SYBR Green и др)

2 Специфичные

ndash линейные разрушаемые пробы (TaqMan)

ndash laquoмолекулярные маячкиraquo (beacons)

ndash примыкающие пробы

SYBR Green

Линейные разрушаемые пробы(TaqMan = Taq-polymerase + Pac-Man)

laquoМолекулярные маячкиraquo(molecular beacons)

Примыкающие пробы

Флюорофоры и гасители флюоресценции

Представление результатов ПЦР в реальном времени

линейный lg

Денатурация

Плавление после ПЦР

обратная производная

Плавление после ПЦР

Количественная ПЦР

bull Подсчёт числа копий генов

bull Анализ представленности транскриптов

bull Оценка инфекционной нагрузки

Количественная ПЦР

серия 10-кратных разведений

threshold ndash пороговая флюоресценцияCt ndash пороговый цикл

Преимущества ПЦР в реальном времениbull Отсутствие этапа электрофореза

bull Снижение риска контаминации

bull Возможность контролировать амплификацию на каждом цикле

bull Количественная оценка исходной матрицы

bull Более высокая специфичность и чувствительность

bull Реактивы не намного дороже обычной ПЦР

Недостатки ПЦР в реальном времениbull Трудности с мультиплексной ПЦР

bull Сложнее оптимизация

bull Высокая стоимость оборудования

1 Научные исследования

ndash амплификация ДНК для гибридизации (блоттинг микрочипы)

ndash амплификация ДНК для секвенирования

ndash клонирование геномной ДНК кДНК

ndash филогенетическое сравнение геномов

ndash генетическое картирование

ndash анализ уровня транскрипции

Применение ПЦР

2 Медицина

ndash генетическое тестирование

ndash типирование тканей (для трансплантации)

ndash тестирование мутаций в онкогенах

ndash диагностика инфекций

3 Судебная медицина

ndash ДНК-дактилоскопия

ndash установление родства

4 Анализ пищевых продуктов детекция ГМО

Применение ПЦР

Применение ПЦР

Залог успеха ПЦР

bull высокая процессивность

bull высокая чувствительность

bull высокая специфичность

bull низкая стоимость быстрота

Получение информации

bull анализ уровня транскрипции

bull ДНК-диагностика

bull генотипирование

Получение материи

bull клонирование ДНК

bull мутагенез

bull секвенирование

Гибридизация нуклеиновых кислот

bull Анализируемая ДНК

bull Зонд

bull Система детекции

Southern blot rarr DNA-microarray

Микрочипы (microarrays)

Affymetrix GeneChip

Гибридизация на микрочипе

1 Получение одноцепочечных меченных молекул ДНК исследуемого образца (ПЦР ОТ-ПЦР)

2 Гибридизация3 Отмывка несвязавшейся ДНК4 Считывание флюоресценции

Микрочип на 40000 проб

Применение микрочипов

bull Анализ экспрессии

bull Сравнительная гибридизация геномов

bull Идентификация организма

bull Анализ полиморфизмов

bull Иммунопреципитация хроматина на чипе

bull Анализ альтернативного сплайсинга

bull Анализ перестроек

Экспрессионный профиль

Сравнение экспрессии

Сравнение экспрессии

Сравнительная гибридизация геномов

Иммунопреципитация хроматина на чипе- для поиска участков связывания белков с ДНК

Химический синтез олигонуклеотидов

Спасибо за внимание

Page 46: Biotech 2011-10-methods

ПЦР в реальном времени

bull одновременная амплификация и измерение количества продукта

bull наличие флюоресцентного красителя в смеси

bull наличие оптического блока в амплификаторе

Системы детекции

1 Неспецифичные

ndash интеркалирующие красители (SYBR Green и др)

2 Специфичные

ndash линейные разрушаемые пробы (TaqMan)

ndash laquoмолекулярные маячкиraquo (beacons)

ndash примыкающие пробы

SYBR Green

Линейные разрушаемые пробы(TaqMan = Taq-polymerase + Pac-Man)

laquoМолекулярные маячкиraquo(molecular beacons)

Примыкающие пробы

Флюорофоры и гасители флюоресценции

Представление результатов ПЦР в реальном времени

линейный lg

Денатурация

Плавление после ПЦР

обратная производная

Плавление после ПЦР

Количественная ПЦР

bull Подсчёт числа копий генов

bull Анализ представленности транскриптов

bull Оценка инфекционной нагрузки

Количественная ПЦР

серия 10-кратных разведений

threshold ndash пороговая флюоресценцияCt ndash пороговый цикл

Преимущества ПЦР в реальном времениbull Отсутствие этапа электрофореза

bull Снижение риска контаминации

bull Возможность контролировать амплификацию на каждом цикле

bull Количественная оценка исходной матрицы

bull Более высокая специфичность и чувствительность

bull Реактивы не намного дороже обычной ПЦР

Недостатки ПЦР в реальном времениbull Трудности с мультиплексной ПЦР

bull Сложнее оптимизация

bull Высокая стоимость оборудования

1 Научные исследования

ndash амплификация ДНК для гибридизации (блоттинг микрочипы)

ndash амплификация ДНК для секвенирования

ndash клонирование геномной ДНК кДНК

ndash филогенетическое сравнение геномов

ndash генетическое картирование

ndash анализ уровня транскрипции

Применение ПЦР

2 Медицина

ndash генетическое тестирование

ndash типирование тканей (для трансплантации)

ndash тестирование мутаций в онкогенах

ndash диагностика инфекций

3 Судебная медицина

ndash ДНК-дактилоскопия

ndash установление родства

4 Анализ пищевых продуктов детекция ГМО

Применение ПЦР

Применение ПЦР

Залог успеха ПЦР

bull высокая процессивность

bull высокая чувствительность

bull высокая специфичность

bull низкая стоимость быстрота

Получение информации

bull анализ уровня транскрипции

bull ДНК-диагностика

bull генотипирование

Получение материи

bull клонирование ДНК

bull мутагенез

bull секвенирование

Гибридизация нуклеиновых кислот

bull Анализируемая ДНК

bull Зонд

bull Система детекции

Southern blot rarr DNA-microarray

Микрочипы (microarrays)

Affymetrix GeneChip

Гибридизация на микрочипе

1 Получение одноцепочечных меченных молекул ДНК исследуемого образца (ПЦР ОТ-ПЦР)

2 Гибридизация3 Отмывка несвязавшейся ДНК4 Считывание флюоресценции

Микрочип на 40000 проб

Применение микрочипов

bull Анализ экспрессии

bull Сравнительная гибридизация геномов

bull Идентификация организма

bull Анализ полиморфизмов

bull Иммунопреципитация хроматина на чипе

bull Анализ альтернативного сплайсинга

bull Анализ перестроек

Экспрессионный профиль

Сравнение экспрессии

Сравнение экспрессии

Сравнительная гибридизация геномов

Иммунопреципитация хроматина на чипе- для поиска участков связывания белков с ДНК

Химический синтез олигонуклеотидов

Спасибо за внимание

Page 47: Biotech 2011-10-methods

Системы детекции

1 Неспецифичные

ndash интеркалирующие красители (SYBR Green и др)

2 Специфичные

ndash линейные разрушаемые пробы (TaqMan)

ndash laquoмолекулярные маячкиraquo (beacons)

ndash примыкающие пробы

SYBR Green

Линейные разрушаемые пробы(TaqMan = Taq-polymerase + Pac-Man)

laquoМолекулярные маячкиraquo(molecular beacons)

Примыкающие пробы

Флюорофоры и гасители флюоресценции

Представление результатов ПЦР в реальном времени

линейный lg

Денатурация

Плавление после ПЦР

обратная производная

Плавление после ПЦР

Количественная ПЦР

bull Подсчёт числа копий генов

bull Анализ представленности транскриптов

bull Оценка инфекционной нагрузки

Количественная ПЦР

серия 10-кратных разведений

threshold ndash пороговая флюоресценцияCt ndash пороговый цикл

Преимущества ПЦР в реальном времениbull Отсутствие этапа электрофореза

bull Снижение риска контаминации

bull Возможность контролировать амплификацию на каждом цикле

bull Количественная оценка исходной матрицы

bull Более высокая специфичность и чувствительность

bull Реактивы не намного дороже обычной ПЦР

Недостатки ПЦР в реальном времениbull Трудности с мультиплексной ПЦР

bull Сложнее оптимизация

bull Высокая стоимость оборудования

1 Научные исследования

ndash амплификация ДНК для гибридизации (блоттинг микрочипы)

ndash амплификация ДНК для секвенирования

ndash клонирование геномной ДНК кДНК

ndash филогенетическое сравнение геномов

ndash генетическое картирование

ndash анализ уровня транскрипции

Применение ПЦР

2 Медицина

ndash генетическое тестирование

ndash типирование тканей (для трансплантации)

ndash тестирование мутаций в онкогенах

ndash диагностика инфекций

3 Судебная медицина

ndash ДНК-дактилоскопия

ndash установление родства

4 Анализ пищевых продуктов детекция ГМО

Применение ПЦР

Применение ПЦР

Залог успеха ПЦР

bull высокая процессивность

bull высокая чувствительность

bull высокая специфичность

bull низкая стоимость быстрота

Получение информации

bull анализ уровня транскрипции

bull ДНК-диагностика

bull генотипирование

Получение материи

bull клонирование ДНК

bull мутагенез

bull секвенирование

Гибридизация нуклеиновых кислот

bull Анализируемая ДНК

bull Зонд

bull Система детекции

Southern blot rarr DNA-microarray

Микрочипы (microarrays)

Affymetrix GeneChip

Гибридизация на микрочипе

1 Получение одноцепочечных меченных молекул ДНК исследуемого образца (ПЦР ОТ-ПЦР)

2 Гибридизация3 Отмывка несвязавшейся ДНК4 Считывание флюоресценции

Микрочип на 40000 проб

Применение микрочипов

bull Анализ экспрессии

bull Сравнительная гибридизация геномов

bull Идентификация организма

bull Анализ полиморфизмов

bull Иммунопреципитация хроматина на чипе

bull Анализ альтернативного сплайсинга

bull Анализ перестроек

Экспрессионный профиль

Сравнение экспрессии

Сравнение экспрессии

Сравнительная гибридизация геномов

Иммунопреципитация хроматина на чипе- для поиска участков связывания белков с ДНК

Химический синтез олигонуклеотидов

Спасибо за внимание

Page 48: Biotech 2011-10-methods

SYBR Green

Линейные разрушаемые пробы(TaqMan = Taq-polymerase + Pac-Man)

laquoМолекулярные маячкиraquo(molecular beacons)

Примыкающие пробы

Флюорофоры и гасители флюоресценции

Представление результатов ПЦР в реальном времени

линейный lg

Денатурация

Плавление после ПЦР

обратная производная

Плавление после ПЦР

Количественная ПЦР

bull Подсчёт числа копий генов

bull Анализ представленности транскриптов

bull Оценка инфекционной нагрузки

Количественная ПЦР

серия 10-кратных разведений

threshold ndash пороговая флюоресценцияCt ndash пороговый цикл

Преимущества ПЦР в реальном времениbull Отсутствие этапа электрофореза

bull Снижение риска контаминации

bull Возможность контролировать амплификацию на каждом цикле

bull Количественная оценка исходной матрицы

bull Более высокая специфичность и чувствительность

bull Реактивы не намного дороже обычной ПЦР

Недостатки ПЦР в реальном времениbull Трудности с мультиплексной ПЦР

bull Сложнее оптимизация

bull Высокая стоимость оборудования

1 Научные исследования

ndash амплификация ДНК для гибридизации (блоттинг микрочипы)

ndash амплификация ДНК для секвенирования

ndash клонирование геномной ДНК кДНК

ndash филогенетическое сравнение геномов

ndash генетическое картирование

ndash анализ уровня транскрипции

Применение ПЦР

2 Медицина

ndash генетическое тестирование

ndash типирование тканей (для трансплантации)

ndash тестирование мутаций в онкогенах

ndash диагностика инфекций

3 Судебная медицина

ndash ДНК-дактилоскопия

ndash установление родства

4 Анализ пищевых продуктов детекция ГМО

Применение ПЦР

Применение ПЦР

Залог успеха ПЦР

bull высокая процессивность

bull высокая чувствительность

bull высокая специфичность

bull низкая стоимость быстрота

Получение информации

bull анализ уровня транскрипции

bull ДНК-диагностика

bull генотипирование

Получение материи

bull клонирование ДНК

bull мутагенез

bull секвенирование

Гибридизация нуклеиновых кислот

bull Анализируемая ДНК

bull Зонд

bull Система детекции

Southern blot rarr DNA-microarray

Микрочипы (microarrays)

Affymetrix GeneChip

Гибридизация на микрочипе

1 Получение одноцепочечных меченных молекул ДНК исследуемого образца (ПЦР ОТ-ПЦР)

2 Гибридизация3 Отмывка несвязавшейся ДНК4 Считывание флюоресценции

Микрочип на 40000 проб

Применение микрочипов

bull Анализ экспрессии

bull Сравнительная гибридизация геномов

bull Идентификация организма

bull Анализ полиморфизмов

bull Иммунопреципитация хроматина на чипе

bull Анализ альтернативного сплайсинга

bull Анализ перестроек

Экспрессионный профиль

Сравнение экспрессии

Сравнение экспрессии

Сравнительная гибридизация геномов

Иммунопреципитация хроматина на чипе- для поиска участков связывания белков с ДНК

Химический синтез олигонуклеотидов

Спасибо за внимание

Page 49: Biotech 2011-10-methods

Линейные разрушаемые пробы(TaqMan = Taq-polymerase + Pac-Man)

laquoМолекулярные маячкиraquo(molecular beacons)

Примыкающие пробы

Флюорофоры и гасители флюоресценции

Представление результатов ПЦР в реальном времени

линейный lg

Денатурация

Плавление после ПЦР

обратная производная

Плавление после ПЦР

Количественная ПЦР

bull Подсчёт числа копий генов

bull Анализ представленности транскриптов

bull Оценка инфекционной нагрузки

Количественная ПЦР

серия 10-кратных разведений

threshold ndash пороговая флюоресценцияCt ndash пороговый цикл

Преимущества ПЦР в реальном времениbull Отсутствие этапа электрофореза

bull Снижение риска контаминации

bull Возможность контролировать амплификацию на каждом цикле

bull Количественная оценка исходной матрицы

bull Более высокая специфичность и чувствительность

bull Реактивы не намного дороже обычной ПЦР

Недостатки ПЦР в реальном времениbull Трудности с мультиплексной ПЦР

bull Сложнее оптимизация

bull Высокая стоимость оборудования

1 Научные исследования

ndash амплификация ДНК для гибридизации (блоттинг микрочипы)

ndash амплификация ДНК для секвенирования

ndash клонирование геномной ДНК кДНК

ndash филогенетическое сравнение геномов

ndash генетическое картирование

ndash анализ уровня транскрипции

Применение ПЦР

2 Медицина

ndash генетическое тестирование

ndash типирование тканей (для трансплантации)

ndash тестирование мутаций в онкогенах

ndash диагностика инфекций

3 Судебная медицина

ndash ДНК-дактилоскопия

ndash установление родства

4 Анализ пищевых продуктов детекция ГМО

Применение ПЦР

Применение ПЦР

Залог успеха ПЦР

bull высокая процессивность

bull высокая чувствительность

bull высокая специфичность

bull низкая стоимость быстрота

Получение информации

bull анализ уровня транскрипции

bull ДНК-диагностика

bull генотипирование

Получение материи

bull клонирование ДНК

bull мутагенез

bull секвенирование

Гибридизация нуклеиновых кислот

bull Анализируемая ДНК

bull Зонд

bull Система детекции

Southern blot rarr DNA-microarray

Микрочипы (microarrays)

Affymetrix GeneChip

Гибридизация на микрочипе

1 Получение одноцепочечных меченных молекул ДНК исследуемого образца (ПЦР ОТ-ПЦР)

2 Гибридизация3 Отмывка несвязавшейся ДНК4 Считывание флюоресценции

Микрочип на 40000 проб

Применение микрочипов

bull Анализ экспрессии

bull Сравнительная гибридизация геномов

bull Идентификация организма

bull Анализ полиморфизмов

bull Иммунопреципитация хроматина на чипе

bull Анализ альтернативного сплайсинга

bull Анализ перестроек

Экспрессионный профиль

Сравнение экспрессии

Сравнение экспрессии

Сравнительная гибридизация геномов

Иммунопреципитация хроматина на чипе- для поиска участков связывания белков с ДНК

Химический синтез олигонуклеотидов

Спасибо за внимание

Page 50: Biotech 2011-10-methods

laquoМолекулярные маячкиraquo(molecular beacons)

Примыкающие пробы

Флюорофоры и гасители флюоресценции

Представление результатов ПЦР в реальном времени

линейный lg

Денатурация

Плавление после ПЦР

обратная производная

Плавление после ПЦР

Количественная ПЦР

bull Подсчёт числа копий генов

bull Анализ представленности транскриптов

bull Оценка инфекционной нагрузки

Количественная ПЦР

серия 10-кратных разведений

threshold ndash пороговая флюоресценцияCt ndash пороговый цикл

Преимущества ПЦР в реальном времениbull Отсутствие этапа электрофореза

bull Снижение риска контаминации

bull Возможность контролировать амплификацию на каждом цикле

bull Количественная оценка исходной матрицы

bull Более высокая специфичность и чувствительность

bull Реактивы не намного дороже обычной ПЦР

Недостатки ПЦР в реальном времениbull Трудности с мультиплексной ПЦР

bull Сложнее оптимизация

bull Высокая стоимость оборудования

1 Научные исследования

ndash амплификация ДНК для гибридизации (блоттинг микрочипы)

ndash амплификация ДНК для секвенирования

ndash клонирование геномной ДНК кДНК

ndash филогенетическое сравнение геномов

ndash генетическое картирование

ndash анализ уровня транскрипции

Применение ПЦР

2 Медицина

ndash генетическое тестирование

ndash типирование тканей (для трансплантации)

ndash тестирование мутаций в онкогенах

ndash диагностика инфекций

3 Судебная медицина

ndash ДНК-дактилоскопия

ndash установление родства

4 Анализ пищевых продуктов детекция ГМО

Применение ПЦР

Применение ПЦР

Залог успеха ПЦР

bull высокая процессивность

bull высокая чувствительность

bull высокая специфичность

bull низкая стоимость быстрота

Получение информации

bull анализ уровня транскрипции

bull ДНК-диагностика

bull генотипирование

Получение материи

bull клонирование ДНК

bull мутагенез

bull секвенирование

Гибридизация нуклеиновых кислот

bull Анализируемая ДНК

bull Зонд

bull Система детекции

Southern blot rarr DNA-microarray

Микрочипы (microarrays)

Affymetrix GeneChip

Гибридизация на микрочипе

1 Получение одноцепочечных меченных молекул ДНК исследуемого образца (ПЦР ОТ-ПЦР)

2 Гибридизация3 Отмывка несвязавшейся ДНК4 Считывание флюоресценции

Микрочип на 40000 проб

Применение микрочипов

bull Анализ экспрессии

bull Сравнительная гибридизация геномов

bull Идентификация организма

bull Анализ полиморфизмов

bull Иммунопреципитация хроматина на чипе

bull Анализ альтернативного сплайсинга

bull Анализ перестроек

Экспрессионный профиль

Сравнение экспрессии

Сравнение экспрессии

Сравнительная гибридизация геномов

Иммунопреципитация хроматина на чипе- для поиска участков связывания белков с ДНК

Химический синтез олигонуклеотидов

Спасибо за внимание

Page 51: Biotech 2011-10-methods

Примыкающие пробы

Флюорофоры и гасители флюоресценции

Представление результатов ПЦР в реальном времени

линейный lg

Денатурация

Плавление после ПЦР

обратная производная

Плавление после ПЦР

Количественная ПЦР

bull Подсчёт числа копий генов

bull Анализ представленности транскриптов

bull Оценка инфекционной нагрузки

Количественная ПЦР

серия 10-кратных разведений

threshold ndash пороговая флюоресценцияCt ndash пороговый цикл

Преимущества ПЦР в реальном времениbull Отсутствие этапа электрофореза

bull Снижение риска контаминации

bull Возможность контролировать амплификацию на каждом цикле

bull Количественная оценка исходной матрицы

bull Более высокая специфичность и чувствительность

bull Реактивы не намного дороже обычной ПЦР

Недостатки ПЦР в реальном времениbull Трудности с мультиплексной ПЦР

bull Сложнее оптимизация

bull Высокая стоимость оборудования

1 Научные исследования

ndash амплификация ДНК для гибридизации (блоттинг микрочипы)

ndash амплификация ДНК для секвенирования

ndash клонирование геномной ДНК кДНК

ndash филогенетическое сравнение геномов

ndash генетическое картирование

ndash анализ уровня транскрипции

Применение ПЦР

2 Медицина

ndash генетическое тестирование

ndash типирование тканей (для трансплантации)

ndash тестирование мутаций в онкогенах

ndash диагностика инфекций

3 Судебная медицина

ndash ДНК-дактилоскопия

ndash установление родства

4 Анализ пищевых продуктов детекция ГМО

Применение ПЦР

Применение ПЦР

Залог успеха ПЦР

bull высокая процессивность

bull высокая чувствительность

bull высокая специфичность

bull низкая стоимость быстрота

Получение информации

bull анализ уровня транскрипции

bull ДНК-диагностика

bull генотипирование

Получение материи

bull клонирование ДНК

bull мутагенез

bull секвенирование

Гибридизация нуклеиновых кислот

bull Анализируемая ДНК

bull Зонд

bull Система детекции

Southern blot rarr DNA-microarray

Микрочипы (microarrays)

Affymetrix GeneChip

Гибридизация на микрочипе

1 Получение одноцепочечных меченных молекул ДНК исследуемого образца (ПЦР ОТ-ПЦР)

2 Гибридизация3 Отмывка несвязавшейся ДНК4 Считывание флюоресценции

Микрочип на 40000 проб

Применение микрочипов

bull Анализ экспрессии

bull Сравнительная гибридизация геномов

bull Идентификация организма

bull Анализ полиморфизмов

bull Иммунопреципитация хроматина на чипе

bull Анализ альтернативного сплайсинга

bull Анализ перестроек

Экспрессионный профиль

Сравнение экспрессии

Сравнение экспрессии

Сравнительная гибридизация геномов

Иммунопреципитация хроматина на чипе- для поиска участков связывания белков с ДНК

Химический синтез олигонуклеотидов

Спасибо за внимание

Page 52: Biotech 2011-10-methods

Флюорофоры и гасители флюоресценции

Представление результатов ПЦР в реальном времени

линейный lg

Денатурация

Плавление после ПЦР

обратная производная

Плавление после ПЦР

Количественная ПЦР

bull Подсчёт числа копий генов

bull Анализ представленности транскриптов

bull Оценка инфекционной нагрузки

Количественная ПЦР

серия 10-кратных разведений

threshold ndash пороговая флюоресценцияCt ndash пороговый цикл

Преимущества ПЦР в реальном времениbull Отсутствие этапа электрофореза

bull Снижение риска контаминации

bull Возможность контролировать амплификацию на каждом цикле

bull Количественная оценка исходной матрицы

bull Более высокая специфичность и чувствительность

bull Реактивы не намного дороже обычной ПЦР

Недостатки ПЦР в реальном времениbull Трудности с мультиплексной ПЦР

bull Сложнее оптимизация

bull Высокая стоимость оборудования

1 Научные исследования

ndash амплификация ДНК для гибридизации (блоттинг микрочипы)

ndash амплификация ДНК для секвенирования

ndash клонирование геномной ДНК кДНК

ndash филогенетическое сравнение геномов

ndash генетическое картирование

ndash анализ уровня транскрипции

Применение ПЦР

2 Медицина

ndash генетическое тестирование

ndash типирование тканей (для трансплантации)

ndash тестирование мутаций в онкогенах

ndash диагностика инфекций

3 Судебная медицина

ndash ДНК-дактилоскопия

ndash установление родства

4 Анализ пищевых продуктов детекция ГМО

Применение ПЦР

Применение ПЦР

Залог успеха ПЦР

bull высокая процессивность

bull высокая чувствительность

bull высокая специфичность

bull низкая стоимость быстрота

Получение информации

bull анализ уровня транскрипции

bull ДНК-диагностика

bull генотипирование

Получение материи

bull клонирование ДНК

bull мутагенез

bull секвенирование

Гибридизация нуклеиновых кислот

bull Анализируемая ДНК

bull Зонд

bull Система детекции

Southern blot rarr DNA-microarray

Микрочипы (microarrays)

Affymetrix GeneChip

Гибридизация на микрочипе

1 Получение одноцепочечных меченных молекул ДНК исследуемого образца (ПЦР ОТ-ПЦР)

2 Гибридизация3 Отмывка несвязавшейся ДНК4 Считывание флюоресценции

Микрочип на 40000 проб

Применение микрочипов

bull Анализ экспрессии

bull Сравнительная гибридизация геномов

bull Идентификация организма

bull Анализ полиморфизмов

bull Иммунопреципитация хроматина на чипе

bull Анализ альтернативного сплайсинга

bull Анализ перестроек

Экспрессионный профиль

Сравнение экспрессии

Сравнение экспрессии

Сравнительная гибридизация геномов

Иммунопреципитация хроматина на чипе- для поиска участков связывания белков с ДНК

Химический синтез олигонуклеотидов

Спасибо за внимание

Page 53: Biotech 2011-10-methods

Представление результатов ПЦР в реальном времени

линейный lg

Денатурация

Плавление после ПЦР

обратная производная

Плавление после ПЦР

Количественная ПЦР

bull Подсчёт числа копий генов

bull Анализ представленности транскриптов

bull Оценка инфекционной нагрузки

Количественная ПЦР

серия 10-кратных разведений

threshold ndash пороговая флюоресценцияCt ndash пороговый цикл

Преимущества ПЦР в реальном времениbull Отсутствие этапа электрофореза

bull Снижение риска контаминации

bull Возможность контролировать амплификацию на каждом цикле

bull Количественная оценка исходной матрицы

bull Более высокая специфичность и чувствительность

bull Реактивы не намного дороже обычной ПЦР

Недостатки ПЦР в реальном времениbull Трудности с мультиплексной ПЦР

bull Сложнее оптимизация

bull Высокая стоимость оборудования

1 Научные исследования

ndash амплификация ДНК для гибридизации (блоттинг микрочипы)

ndash амплификация ДНК для секвенирования

ndash клонирование геномной ДНК кДНК

ndash филогенетическое сравнение геномов

ndash генетическое картирование

ndash анализ уровня транскрипции

Применение ПЦР

2 Медицина

ndash генетическое тестирование

ndash типирование тканей (для трансплантации)

ndash тестирование мутаций в онкогенах

ndash диагностика инфекций

3 Судебная медицина

ndash ДНК-дактилоскопия

ndash установление родства

4 Анализ пищевых продуктов детекция ГМО

Применение ПЦР

Применение ПЦР

Залог успеха ПЦР

bull высокая процессивность

bull высокая чувствительность

bull высокая специфичность

bull низкая стоимость быстрота

Получение информации

bull анализ уровня транскрипции

bull ДНК-диагностика

bull генотипирование

Получение материи

bull клонирование ДНК

bull мутагенез

bull секвенирование

Гибридизация нуклеиновых кислот

bull Анализируемая ДНК

bull Зонд

bull Система детекции

Southern blot rarr DNA-microarray

Микрочипы (microarrays)

Affymetrix GeneChip

Гибридизация на микрочипе

1 Получение одноцепочечных меченных молекул ДНК исследуемого образца (ПЦР ОТ-ПЦР)

2 Гибридизация3 Отмывка несвязавшейся ДНК4 Считывание флюоресценции

Микрочип на 40000 проб

Применение микрочипов

bull Анализ экспрессии

bull Сравнительная гибридизация геномов

bull Идентификация организма

bull Анализ полиморфизмов

bull Иммунопреципитация хроматина на чипе

bull Анализ альтернативного сплайсинга

bull Анализ перестроек

Экспрессионный профиль

Сравнение экспрессии

Сравнение экспрессии

Сравнительная гибридизация геномов

Иммунопреципитация хроматина на чипе- для поиска участков связывания белков с ДНК

Химический синтез олигонуклеотидов

Спасибо за внимание

Page 54: Biotech 2011-10-methods

Денатурация

Плавление после ПЦР

обратная производная

Плавление после ПЦР

Количественная ПЦР

bull Подсчёт числа копий генов

bull Анализ представленности транскриптов

bull Оценка инфекционной нагрузки

Количественная ПЦР

серия 10-кратных разведений

threshold ndash пороговая флюоресценцияCt ndash пороговый цикл

Преимущества ПЦР в реальном времениbull Отсутствие этапа электрофореза

bull Снижение риска контаминации

bull Возможность контролировать амплификацию на каждом цикле

bull Количественная оценка исходной матрицы

bull Более высокая специфичность и чувствительность

bull Реактивы не намного дороже обычной ПЦР

Недостатки ПЦР в реальном времениbull Трудности с мультиплексной ПЦР

bull Сложнее оптимизация

bull Высокая стоимость оборудования

1 Научные исследования

ndash амплификация ДНК для гибридизации (блоттинг микрочипы)

ndash амплификация ДНК для секвенирования

ndash клонирование геномной ДНК кДНК

ndash филогенетическое сравнение геномов

ndash генетическое картирование

ndash анализ уровня транскрипции

Применение ПЦР

2 Медицина

ndash генетическое тестирование

ndash типирование тканей (для трансплантации)

ndash тестирование мутаций в онкогенах

ndash диагностика инфекций

3 Судебная медицина

ndash ДНК-дактилоскопия

ndash установление родства

4 Анализ пищевых продуктов детекция ГМО

Применение ПЦР

Применение ПЦР

Залог успеха ПЦР

bull высокая процессивность

bull высокая чувствительность

bull высокая специфичность

bull низкая стоимость быстрота

Получение информации

bull анализ уровня транскрипции

bull ДНК-диагностика

bull генотипирование

Получение материи

bull клонирование ДНК

bull мутагенез

bull секвенирование

Гибридизация нуклеиновых кислот

bull Анализируемая ДНК

bull Зонд

bull Система детекции

Southern blot rarr DNA-microarray

Микрочипы (microarrays)

Affymetrix GeneChip

Гибридизация на микрочипе

1 Получение одноцепочечных меченных молекул ДНК исследуемого образца (ПЦР ОТ-ПЦР)

2 Гибридизация3 Отмывка несвязавшейся ДНК4 Считывание флюоресценции

Микрочип на 40000 проб

Применение микрочипов

bull Анализ экспрессии

bull Сравнительная гибридизация геномов

bull Идентификация организма

bull Анализ полиморфизмов

bull Иммунопреципитация хроматина на чипе

bull Анализ альтернативного сплайсинга

bull Анализ перестроек

Экспрессионный профиль

Сравнение экспрессии

Сравнение экспрессии

Сравнительная гибридизация геномов

Иммунопреципитация хроматина на чипе- для поиска участков связывания белков с ДНК

Химический синтез олигонуклеотидов

Спасибо за внимание

Page 55: Biotech 2011-10-methods

Плавление после ПЦР

обратная производная

Плавление после ПЦР

Количественная ПЦР

bull Подсчёт числа копий генов

bull Анализ представленности транскриптов

bull Оценка инфекционной нагрузки

Количественная ПЦР

серия 10-кратных разведений

threshold ndash пороговая флюоресценцияCt ndash пороговый цикл

Преимущества ПЦР в реальном времениbull Отсутствие этапа электрофореза

bull Снижение риска контаминации

bull Возможность контролировать амплификацию на каждом цикле

bull Количественная оценка исходной матрицы

bull Более высокая специфичность и чувствительность

bull Реактивы не намного дороже обычной ПЦР

Недостатки ПЦР в реальном времениbull Трудности с мультиплексной ПЦР

bull Сложнее оптимизация

bull Высокая стоимость оборудования

1 Научные исследования

ndash амплификация ДНК для гибридизации (блоттинг микрочипы)

ndash амплификация ДНК для секвенирования

ndash клонирование геномной ДНК кДНК

ndash филогенетическое сравнение геномов

ndash генетическое картирование

ndash анализ уровня транскрипции

Применение ПЦР

2 Медицина

ndash генетическое тестирование

ndash типирование тканей (для трансплантации)

ndash тестирование мутаций в онкогенах

ndash диагностика инфекций

3 Судебная медицина

ndash ДНК-дактилоскопия

ndash установление родства

4 Анализ пищевых продуктов детекция ГМО

Применение ПЦР

Применение ПЦР

Залог успеха ПЦР

bull высокая процессивность

bull высокая чувствительность

bull высокая специфичность

bull низкая стоимость быстрота

Получение информации

bull анализ уровня транскрипции

bull ДНК-диагностика

bull генотипирование

Получение материи

bull клонирование ДНК

bull мутагенез

bull секвенирование

Гибридизация нуклеиновых кислот

bull Анализируемая ДНК

bull Зонд

bull Система детекции

Southern blot rarr DNA-microarray

Микрочипы (microarrays)

Affymetrix GeneChip

Гибридизация на микрочипе

1 Получение одноцепочечных меченных молекул ДНК исследуемого образца (ПЦР ОТ-ПЦР)

2 Гибридизация3 Отмывка несвязавшейся ДНК4 Считывание флюоресценции

Микрочип на 40000 проб

Применение микрочипов

bull Анализ экспрессии

bull Сравнительная гибридизация геномов

bull Идентификация организма

bull Анализ полиморфизмов

bull Иммунопреципитация хроматина на чипе

bull Анализ альтернативного сплайсинга

bull Анализ перестроек

Экспрессионный профиль

Сравнение экспрессии

Сравнение экспрессии

Сравнительная гибридизация геномов

Иммунопреципитация хроматина на чипе- для поиска участков связывания белков с ДНК

Химический синтез олигонуклеотидов

Спасибо за внимание

Page 56: Biotech 2011-10-methods

Плавление после ПЦР

Количественная ПЦР

bull Подсчёт числа копий генов

bull Анализ представленности транскриптов

bull Оценка инфекционной нагрузки

Количественная ПЦР

серия 10-кратных разведений

threshold ndash пороговая флюоресценцияCt ndash пороговый цикл

Преимущества ПЦР в реальном времениbull Отсутствие этапа электрофореза

bull Снижение риска контаминации

bull Возможность контролировать амплификацию на каждом цикле

bull Количественная оценка исходной матрицы

bull Более высокая специфичность и чувствительность

bull Реактивы не намного дороже обычной ПЦР

Недостатки ПЦР в реальном времениbull Трудности с мультиплексной ПЦР

bull Сложнее оптимизация

bull Высокая стоимость оборудования

1 Научные исследования

ndash амплификация ДНК для гибридизации (блоттинг микрочипы)

ndash амплификация ДНК для секвенирования

ndash клонирование геномной ДНК кДНК

ndash филогенетическое сравнение геномов

ndash генетическое картирование

ndash анализ уровня транскрипции

Применение ПЦР

2 Медицина

ndash генетическое тестирование

ndash типирование тканей (для трансплантации)

ndash тестирование мутаций в онкогенах

ndash диагностика инфекций

3 Судебная медицина

ndash ДНК-дактилоскопия

ndash установление родства

4 Анализ пищевых продуктов детекция ГМО

Применение ПЦР

Применение ПЦР

Залог успеха ПЦР

bull высокая процессивность

bull высокая чувствительность

bull высокая специфичность

bull низкая стоимость быстрота

Получение информации

bull анализ уровня транскрипции

bull ДНК-диагностика

bull генотипирование

Получение материи

bull клонирование ДНК

bull мутагенез

bull секвенирование

Гибридизация нуклеиновых кислот

bull Анализируемая ДНК

bull Зонд

bull Система детекции

Southern blot rarr DNA-microarray

Микрочипы (microarrays)

Affymetrix GeneChip

Гибридизация на микрочипе

1 Получение одноцепочечных меченных молекул ДНК исследуемого образца (ПЦР ОТ-ПЦР)

2 Гибридизация3 Отмывка несвязавшейся ДНК4 Считывание флюоресценции

Микрочип на 40000 проб

Применение микрочипов

bull Анализ экспрессии

bull Сравнительная гибридизация геномов

bull Идентификация организма

bull Анализ полиморфизмов

bull Иммунопреципитация хроматина на чипе

bull Анализ альтернативного сплайсинга

bull Анализ перестроек

Экспрессионный профиль

Сравнение экспрессии

Сравнение экспрессии

Сравнительная гибридизация геномов

Иммунопреципитация хроматина на чипе- для поиска участков связывания белков с ДНК

Химический синтез олигонуклеотидов

Спасибо за внимание

Page 57: Biotech 2011-10-methods

Количественная ПЦР

bull Подсчёт числа копий генов

bull Анализ представленности транскриптов

bull Оценка инфекционной нагрузки

Количественная ПЦР

серия 10-кратных разведений

threshold ndash пороговая флюоресценцияCt ndash пороговый цикл

Преимущества ПЦР в реальном времениbull Отсутствие этапа электрофореза

bull Снижение риска контаминации

bull Возможность контролировать амплификацию на каждом цикле

bull Количественная оценка исходной матрицы

bull Более высокая специфичность и чувствительность

bull Реактивы не намного дороже обычной ПЦР

Недостатки ПЦР в реальном времениbull Трудности с мультиплексной ПЦР

bull Сложнее оптимизация

bull Высокая стоимость оборудования

1 Научные исследования

ndash амплификация ДНК для гибридизации (блоттинг микрочипы)

ndash амплификация ДНК для секвенирования

ndash клонирование геномной ДНК кДНК

ndash филогенетическое сравнение геномов

ndash генетическое картирование

ndash анализ уровня транскрипции

Применение ПЦР

2 Медицина

ndash генетическое тестирование

ndash типирование тканей (для трансплантации)

ndash тестирование мутаций в онкогенах

ndash диагностика инфекций

3 Судебная медицина

ndash ДНК-дактилоскопия

ndash установление родства

4 Анализ пищевых продуктов детекция ГМО

Применение ПЦР

Применение ПЦР

Залог успеха ПЦР

bull высокая процессивность

bull высокая чувствительность

bull высокая специфичность

bull низкая стоимость быстрота

Получение информации

bull анализ уровня транскрипции

bull ДНК-диагностика

bull генотипирование

Получение материи

bull клонирование ДНК

bull мутагенез

bull секвенирование

Гибридизация нуклеиновых кислот

bull Анализируемая ДНК

bull Зонд

bull Система детекции

Southern blot rarr DNA-microarray

Микрочипы (microarrays)

Affymetrix GeneChip

Гибридизация на микрочипе

1 Получение одноцепочечных меченных молекул ДНК исследуемого образца (ПЦР ОТ-ПЦР)

2 Гибридизация3 Отмывка несвязавшейся ДНК4 Считывание флюоресценции

Микрочип на 40000 проб

Применение микрочипов

bull Анализ экспрессии

bull Сравнительная гибридизация геномов

bull Идентификация организма

bull Анализ полиморфизмов

bull Иммунопреципитация хроматина на чипе

bull Анализ альтернативного сплайсинга

bull Анализ перестроек

Экспрессионный профиль

Сравнение экспрессии

Сравнение экспрессии

Сравнительная гибридизация геномов

Иммунопреципитация хроматина на чипе- для поиска участков связывания белков с ДНК

Химический синтез олигонуклеотидов

Спасибо за внимание

Page 58: Biotech 2011-10-methods

Количественная ПЦР

серия 10-кратных разведений

threshold ndash пороговая флюоресценцияCt ndash пороговый цикл

Преимущества ПЦР в реальном времениbull Отсутствие этапа электрофореза

bull Снижение риска контаминации

bull Возможность контролировать амплификацию на каждом цикле

bull Количественная оценка исходной матрицы

bull Более высокая специфичность и чувствительность

bull Реактивы не намного дороже обычной ПЦР

Недостатки ПЦР в реальном времениbull Трудности с мультиплексной ПЦР

bull Сложнее оптимизация

bull Высокая стоимость оборудования

1 Научные исследования

ndash амплификация ДНК для гибридизации (блоттинг микрочипы)

ndash амплификация ДНК для секвенирования

ndash клонирование геномной ДНК кДНК

ndash филогенетическое сравнение геномов

ndash генетическое картирование

ndash анализ уровня транскрипции

Применение ПЦР

2 Медицина

ndash генетическое тестирование

ndash типирование тканей (для трансплантации)

ndash тестирование мутаций в онкогенах

ndash диагностика инфекций

3 Судебная медицина

ndash ДНК-дактилоскопия

ndash установление родства

4 Анализ пищевых продуктов детекция ГМО

Применение ПЦР

Применение ПЦР

Залог успеха ПЦР

bull высокая процессивность

bull высокая чувствительность

bull высокая специфичность

bull низкая стоимость быстрота

Получение информации

bull анализ уровня транскрипции

bull ДНК-диагностика

bull генотипирование

Получение материи

bull клонирование ДНК

bull мутагенез

bull секвенирование

Гибридизация нуклеиновых кислот

bull Анализируемая ДНК

bull Зонд

bull Система детекции

Southern blot rarr DNA-microarray

Микрочипы (microarrays)

Affymetrix GeneChip

Гибридизация на микрочипе

1 Получение одноцепочечных меченных молекул ДНК исследуемого образца (ПЦР ОТ-ПЦР)

2 Гибридизация3 Отмывка несвязавшейся ДНК4 Считывание флюоресценции

Микрочип на 40000 проб

Применение микрочипов

bull Анализ экспрессии

bull Сравнительная гибридизация геномов

bull Идентификация организма

bull Анализ полиморфизмов

bull Иммунопреципитация хроматина на чипе

bull Анализ альтернативного сплайсинга

bull Анализ перестроек

Экспрессионный профиль

Сравнение экспрессии

Сравнение экспрессии

Сравнительная гибридизация геномов

Иммунопреципитация хроматина на чипе- для поиска участков связывания белков с ДНК

Химический синтез олигонуклеотидов

Спасибо за внимание

Page 59: Biotech 2011-10-methods

Преимущества ПЦР в реальном времениbull Отсутствие этапа электрофореза

bull Снижение риска контаминации

bull Возможность контролировать амплификацию на каждом цикле

bull Количественная оценка исходной матрицы

bull Более высокая специфичность и чувствительность

bull Реактивы не намного дороже обычной ПЦР

Недостатки ПЦР в реальном времениbull Трудности с мультиплексной ПЦР

bull Сложнее оптимизация

bull Высокая стоимость оборудования

1 Научные исследования

ndash амплификация ДНК для гибридизации (блоттинг микрочипы)

ndash амплификация ДНК для секвенирования

ndash клонирование геномной ДНК кДНК

ndash филогенетическое сравнение геномов

ndash генетическое картирование

ndash анализ уровня транскрипции

Применение ПЦР

2 Медицина

ndash генетическое тестирование

ndash типирование тканей (для трансплантации)

ndash тестирование мутаций в онкогенах

ndash диагностика инфекций

3 Судебная медицина

ndash ДНК-дактилоскопия

ndash установление родства

4 Анализ пищевых продуктов детекция ГМО

Применение ПЦР

Применение ПЦР

Залог успеха ПЦР

bull высокая процессивность

bull высокая чувствительность

bull высокая специфичность

bull низкая стоимость быстрота

Получение информации

bull анализ уровня транскрипции

bull ДНК-диагностика

bull генотипирование

Получение материи

bull клонирование ДНК

bull мутагенез

bull секвенирование

Гибридизация нуклеиновых кислот

bull Анализируемая ДНК

bull Зонд

bull Система детекции

Southern blot rarr DNA-microarray

Микрочипы (microarrays)

Affymetrix GeneChip

Гибридизация на микрочипе

1 Получение одноцепочечных меченных молекул ДНК исследуемого образца (ПЦР ОТ-ПЦР)

2 Гибридизация3 Отмывка несвязавшейся ДНК4 Считывание флюоресценции

Микрочип на 40000 проб

Применение микрочипов

bull Анализ экспрессии

bull Сравнительная гибридизация геномов

bull Идентификация организма

bull Анализ полиморфизмов

bull Иммунопреципитация хроматина на чипе

bull Анализ альтернативного сплайсинга

bull Анализ перестроек

Экспрессионный профиль

Сравнение экспрессии

Сравнение экспрессии

Сравнительная гибридизация геномов

Иммунопреципитация хроматина на чипе- для поиска участков связывания белков с ДНК

Химический синтез олигонуклеотидов

Спасибо за внимание

Page 60: Biotech 2011-10-methods

1 Научные исследования

ndash амплификация ДНК для гибридизации (блоттинг микрочипы)

ndash амплификация ДНК для секвенирования

ndash клонирование геномной ДНК кДНК

ndash филогенетическое сравнение геномов

ndash генетическое картирование

ndash анализ уровня транскрипции

Применение ПЦР

2 Медицина

ndash генетическое тестирование

ndash типирование тканей (для трансплантации)

ndash тестирование мутаций в онкогенах

ndash диагностика инфекций

3 Судебная медицина

ndash ДНК-дактилоскопия

ndash установление родства

4 Анализ пищевых продуктов детекция ГМО

Применение ПЦР

Применение ПЦР

Залог успеха ПЦР

bull высокая процессивность

bull высокая чувствительность

bull высокая специфичность

bull низкая стоимость быстрота

Получение информации

bull анализ уровня транскрипции

bull ДНК-диагностика

bull генотипирование

Получение материи

bull клонирование ДНК

bull мутагенез

bull секвенирование

Гибридизация нуклеиновых кислот

bull Анализируемая ДНК

bull Зонд

bull Система детекции

Southern blot rarr DNA-microarray

Микрочипы (microarrays)

Affymetrix GeneChip

Гибридизация на микрочипе

1 Получение одноцепочечных меченных молекул ДНК исследуемого образца (ПЦР ОТ-ПЦР)

2 Гибридизация3 Отмывка несвязавшейся ДНК4 Считывание флюоресценции

Микрочип на 40000 проб

Применение микрочипов

bull Анализ экспрессии

bull Сравнительная гибридизация геномов

bull Идентификация организма

bull Анализ полиморфизмов

bull Иммунопреципитация хроматина на чипе

bull Анализ альтернативного сплайсинга

bull Анализ перестроек

Экспрессионный профиль

Сравнение экспрессии

Сравнение экспрессии

Сравнительная гибридизация геномов

Иммунопреципитация хроматина на чипе- для поиска участков связывания белков с ДНК

Химический синтез олигонуклеотидов

Спасибо за внимание

Page 61: Biotech 2011-10-methods

2 Медицина

ndash генетическое тестирование

ndash типирование тканей (для трансплантации)

ndash тестирование мутаций в онкогенах

ndash диагностика инфекций

3 Судебная медицина

ndash ДНК-дактилоскопия

ndash установление родства

4 Анализ пищевых продуктов детекция ГМО

Применение ПЦР

Применение ПЦР

Залог успеха ПЦР

bull высокая процессивность

bull высокая чувствительность

bull высокая специфичность

bull низкая стоимость быстрота

Получение информации

bull анализ уровня транскрипции

bull ДНК-диагностика

bull генотипирование

Получение материи

bull клонирование ДНК

bull мутагенез

bull секвенирование

Гибридизация нуклеиновых кислот

bull Анализируемая ДНК

bull Зонд

bull Система детекции

Southern blot rarr DNA-microarray

Микрочипы (microarrays)

Affymetrix GeneChip

Гибридизация на микрочипе

1 Получение одноцепочечных меченных молекул ДНК исследуемого образца (ПЦР ОТ-ПЦР)

2 Гибридизация3 Отмывка несвязавшейся ДНК4 Считывание флюоресценции

Микрочип на 40000 проб

Применение микрочипов

bull Анализ экспрессии

bull Сравнительная гибридизация геномов

bull Идентификация организма

bull Анализ полиморфизмов

bull Иммунопреципитация хроматина на чипе

bull Анализ альтернативного сплайсинга

bull Анализ перестроек

Экспрессионный профиль

Сравнение экспрессии

Сравнение экспрессии

Сравнительная гибридизация геномов

Иммунопреципитация хроматина на чипе- для поиска участков связывания белков с ДНК

Химический синтез олигонуклеотидов

Спасибо за внимание

Page 62: Biotech 2011-10-methods

Применение ПЦР

Залог успеха ПЦР

bull высокая процессивность

bull высокая чувствительность

bull высокая специфичность

bull низкая стоимость быстрота

Получение информации

bull анализ уровня транскрипции

bull ДНК-диагностика

bull генотипирование

Получение материи

bull клонирование ДНК

bull мутагенез

bull секвенирование

Гибридизация нуклеиновых кислот

bull Анализируемая ДНК

bull Зонд

bull Система детекции

Southern blot rarr DNA-microarray

Микрочипы (microarrays)

Affymetrix GeneChip

Гибридизация на микрочипе

1 Получение одноцепочечных меченных молекул ДНК исследуемого образца (ПЦР ОТ-ПЦР)

2 Гибридизация3 Отмывка несвязавшейся ДНК4 Считывание флюоресценции

Микрочип на 40000 проб

Применение микрочипов

bull Анализ экспрессии

bull Сравнительная гибридизация геномов

bull Идентификация организма

bull Анализ полиморфизмов

bull Иммунопреципитация хроматина на чипе

bull Анализ альтернативного сплайсинга

bull Анализ перестроек

Экспрессионный профиль

Сравнение экспрессии

Сравнение экспрессии

Сравнительная гибридизация геномов

Иммунопреципитация хроматина на чипе- для поиска участков связывания белков с ДНК

Химический синтез олигонуклеотидов

Спасибо за внимание

Page 63: Biotech 2011-10-methods

Гибридизация нуклеиновых кислот

bull Анализируемая ДНК

bull Зонд

bull Система детекции

Southern blot rarr DNA-microarray

Микрочипы (microarrays)

Affymetrix GeneChip

Гибридизация на микрочипе

1 Получение одноцепочечных меченных молекул ДНК исследуемого образца (ПЦР ОТ-ПЦР)

2 Гибридизация3 Отмывка несвязавшейся ДНК4 Считывание флюоресценции

Микрочип на 40000 проб

Применение микрочипов

bull Анализ экспрессии

bull Сравнительная гибридизация геномов

bull Идентификация организма

bull Анализ полиморфизмов

bull Иммунопреципитация хроматина на чипе

bull Анализ альтернативного сплайсинга

bull Анализ перестроек

Экспрессионный профиль

Сравнение экспрессии

Сравнение экспрессии

Сравнительная гибридизация геномов

Иммунопреципитация хроматина на чипе- для поиска участков связывания белков с ДНК

Химический синтез олигонуклеотидов

Спасибо за внимание

Page 64: Biotech 2011-10-methods

Микрочипы (microarrays)

Affymetrix GeneChip

Гибридизация на микрочипе

1 Получение одноцепочечных меченных молекул ДНК исследуемого образца (ПЦР ОТ-ПЦР)

2 Гибридизация3 Отмывка несвязавшейся ДНК4 Считывание флюоресценции

Микрочип на 40000 проб

Применение микрочипов

bull Анализ экспрессии

bull Сравнительная гибридизация геномов

bull Идентификация организма

bull Анализ полиморфизмов

bull Иммунопреципитация хроматина на чипе

bull Анализ альтернативного сплайсинга

bull Анализ перестроек

Экспрессионный профиль

Сравнение экспрессии

Сравнение экспрессии

Сравнительная гибридизация геномов

Иммунопреципитация хроматина на чипе- для поиска участков связывания белков с ДНК

Химический синтез олигонуклеотидов

Спасибо за внимание

Page 65: Biotech 2011-10-methods

Affymetrix GeneChip

Гибридизация на микрочипе

1 Получение одноцепочечных меченных молекул ДНК исследуемого образца (ПЦР ОТ-ПЦР)

2 Гибридизация3 Отмывка несвязавшейся ДНК4 Считывание флюоресценции

Микрочип на 40000 проб

Применение микрочипов

bull Анализ экспрессии

bull Сравнительная гибридизация геномов

bull Идентификация организма

bull Анализ полиморфизмов

bull Иммунопреципитация хроматина на чипе

bull Анализ альтернативного сплайсинга

bull Анализ перестроек

Экспрессионный профиль

Сравнение экспрессии

Сравнение экспрессии

Сравнительная гибридизация геномов

Иммунопреципитация хроматина на чипе- для поиска участков связывания белков с ДНК

Химический синтез олигонуклеотидов

Спасибо за внимание

Page 66: Biotech 2011-10-methods

Гибридизация на микрочипе

1 Получение одноцепочечных меченных молекул ДНК исследуемого образца (ПЦР ОТ-ПЦР)

2 Гибридизация3 Отмывка несвязавшейся ДНК4 Считывание флюоресценции

Микрочип на 40000 проб

Применение микрочипов

bull Анализ экспрессии

bull Сравнительная гибридизация геномов

bull Идентификация организма

bull Анализ полиморфизмов

bull Иммунопреципитация хроматина на чипе

bull Анализ альтернативного сплайсинга

bull Анализ перестроек

Экспрессионный профиль

Сравнение экспрессии

Сравнение экспрессии

Сравнительная гибридизация геномов

Иммунопреципитация хроматина на чипе- для поиска участков связывания белков с ДНК

Химический синтез олигонуклеотидов

Спасибо за внимание

Page 67: Biotech 2011-10-methods

Микрочип на 40000 проб

Применение микрочипов

bull Анализ экспрессии

bull Сравнительная гибридизация геномов

bull Идентификация организма

bull Анализ полиморфизмов

bull Иммунопреципитация хроматина на чипе

bull Анализ альтернативного сплайсинга

bull Анализ перестроек

Экспрессионный профиль

Сравнение экспрессии

Сравнение экспрессии

Сравнительная гибридизация геномов

Иммунопреципитация хроматина на чипе- для поиска участков связывания белков с ДНК

Химический синтез олигонуклеотидов

Спасибо за внимание

Page 68: Biotech 2011-10-methods

Применение микрочипов

bull Анализ экспрессии

bull Сравнительная гибридизация геномов

bull Идентификация организма

bull Анализ полиморфизмов

bull Иммунопреципитация хроматина на чипе

bull Анализ альтернативного сплайсинга

bull Анализ перестроек

Экспрессионный профиль

Сравнение экспрессии

Сравнение экспрессии

Сравнительная гибридизация геномов

Иммунопреципитация хроматина на чипе- для поиска участков связывания белков с ДНК

Химический синтез олигонуклеотидов

Спасибо за внимание

Page 69: Biotech 2011-10-methods

Экспрессионный профиль

Сравнение экспрессии

Сравнение экспрессии

Сравнительная гибридизация геномов

Иммунопреципитация хроматина на чипе- для поиска участков связывания белков с ДНК

Химический синтез олигонуклеотидов

Спасибо за внимание

Page 70: Biotech 2011-10-methods

Сравнение экспрессии

Сравнение экспрессии

Сравнительная гибридизация геномов

Иммунопреципитация хроматина на чипе- для поиска участков связывания белков с ДНК

Химический синтез олигонуклеотидов

Спасибо за внимание

Page 71: Biotech 2011-10-methods

Сравнение экспрессии

Сравнительная гибридизация геномов

Иммунопреципитация хроматина на чипе- для поиска участков связывания белков с ДНК

Химический синтез олигонуклеотидов

Спасибо за внимание

Page 72: Biotech 2011-10-methods

Сравнительная гибридизация геномов

Иммунопреципитация хроматина на чипе- для поиска участков связывания белков с ДНК

Химический синтез олигонуклеотидов

Спасибо за внимание

Page 73: Biotech 2011-10-methods

Иммунопреципитация хроматина на чипе- для поиска участков связывания белков с ДНК

Химический синтез олигонуклеотидов

Спасибо за внимание

Page 74: Biotech 2011-10-methods

Химический синтез олигонуклеотидов

Спасибо за внимание

Page 75: Biotech 2011-10-methods

Спасибо за внимание