Quando Foi Inventada a Sequenciação de Nova Geração e Como Transformou a Genómica
A Pergunta que Desencadeou uma Revolução: Quando Foi Inventada a Sequenciação de Próxima Geração?
Cada laboratório de genómica moderna depende de sequenciação de nova geração (NGS). Mas poucos param para fazer uma pergunta simples: quando foi realmente inventado o NGS—e por que é que mudou tudo?
Antes de 2005, o sequenciamento de DNA era dominado pelo método Sanger, desenvolvido na década de 1970. Era poderoso, mas lento — cada reação conseguia ler apenas algumas centenas de pares de bases de cada vez. Mesmo com a automação, sequenciar um genoma inteiro exigia anos de esforço e milhões de dólares. O Projeto Genoma Humano, concluído em 2003, custou cerca de 3 mil milhões de dólares e levou mais de uma década. Estas limitações prepararam o terreno para uma grande inovação.
No início dos anos 2000, os investigadores estavam a perguntar-se:
- Poderia a sequenciação ser miniaturizada e paralelizada para lidar com milhares de fragmentos de uma só vez?
- A química e a computação podem fundir-se para ler o ADN de forma mais rápida e económica?
A resposta chegou em 2005, quando o sequenciamento de próxima geração nasceu—abrindo uma era de sequenciamento massivamente paralelo e de alto rendimento que transformou a biologia para sempre.
O NGS não foi uma invenção única, mas sim uma culminação de avanços em microfluídica, imagem e enzimologia. Representou uma mudança de paradigma de analisar uma molécula de cada vez para bilhões simultaneamente. Em apenas alguns anos, os custos de sequenciação do genoma caíram de milhões de dólares para menos de 1.000 dólares por genoma, permitindo tudo, desde ecologia microbiana até genética em escala populacional.
Neste artigo, traçamos como o NGS surgiu de décadas de progresso incremental e por que compreender a sua história ainda é importante para a investigação moderna em genómica. Para os leitores que estão a conhecer os fundamentos do sequenciamento, poderão também querer rever a nossa visão geral, Sequenciação de DNA: Definição, Métodos e Aplicações, que explica os princípios básicos por trás destas tecnologias.
De Sanger à Segunda Geração — O Caminho para o Sequenciamento de DNA em Alta Vazão
Para entender quando a sequenciação de próxima geração realmente começou, devemos observar como o campo evoluiu da química fundamental de Sanger para sistemas escaláveis e de alto rendimento. Esta seção traça essa transição.
A Era Sanger: Da Terminação de Cadeia à Automação
Em 1977, Frederick Sanger e colegas introduziram o método de sequenciação por dideóxido (terminação de cadeia), um marco na biologia molecular.
Esse método utilizou nucleotídeos modificados (ddNTPs) para terminar a síntese de DNA em bases específicas, criando fragmentos que podem ser resolvidos por eletroforese.
Ao longo das décadas de 1980 e 1990, o sequenciamento de Sanger foi aperfeiçoado através da marcação fluorescente e da eletroforese capilar, permitindo melhorias na capacidade de processamento e uma adoção generalizada.
Os instrumentos da Applied Biosystems automatizaram grande parte deste fluxo de trabalho no final da década de 1980, reduzindo a carga manual de gel e melhorando a reprodutibilidade.
O sequenciamento de Sanger tornou-se o "padrão ouro" em termos de precisão, embora a sua capacidade de produção e o custo por base continuassem a ser limitantes para genomas grandes.
Os Limites da Sequenciação de Primeira Geração
- Apesar da automação, os métodos de Sanger ainda leem um fragmento por reação, produzindo comprimentos de leitura de ~400–1000 pares de bases.
- Para genomas grandes, o custo, o trabalho e o tempo permaneceram proibitivos. Por exemplo, sequenciar um genoma humano levou anos e um financiamento massivo.
- À medida que os projetos se expandiam em escala (genética populacional, microbiomas, investigação do cancro), a procura por tecnologias mais escaláveis aumentou.
O Ponto de Viragem: 454 Pyrosequencing Lança a Era do NGS (2005)
Em 2005, 454 Life Sciences lançou o primeiro sequenciador de próxima geração comercial baseado em pirosequenciação em poços de picolitros microfabricados.
O seu design utilizou PCR emulsion para amplificar clonalmente fragmentos de DNA em esferas, que foram depositadas em poços de um PicoTiterPlate. Cada poço recebeu enzimas e reagentes de sequenciação.
Durante cada fluxo de nucleótidos, o pirofosfato (PPi) libertado pela incorporação foi convertido em luz através de reações enzimáticas (ATP sulfuroilase + luciferase), permitindo a deteção em tempo real.
Esta abordagem massivamente paralela permitiu que milhões de fragmentos de ADN fossem sequenciados simultaneamente—mudando de um de cada vez para muitos de uma vez.
Embora o 454 tenha sido posteriormente descontinuado, a sua arquitetura lançou as bases para o sequenciamento massivamente paralelo e inspirou plataformas sucessoras.
Fig. 1. O Procedimento de Sequenciação do Sistema GS FLX da 454 Life Sciences.
A Explosão de 2005–2010
Entre 2005 e 2010, NGS passou de uma inovação de nicho a uma ferramenta genómica mainstream. Esta era viu o lançamento de várias plataformas, o aumento da capacidade e a queda acentuada do custo por base. Abaixo está uma análise mais detalhada das principais inovações que moldaram a segunda geração de sequenciação.
454 Pirosequenciação e o Primeiro NGS Comercial
Como mencionado, a 454 Life Sciences lançou a sua Sequenciador de Genoma FLX em 2005, baseado na pirosequenciação, permitindo sequenciação massivamente paralela usando PCR em emulsão e deteção de luz.
Embora relativamente curtas pelos padrões de hoje (~200–300 bp inicialmente), a 454 demonstrou a prova de conceito: milhões de modelos podiam ser sequenciados em paralelo.
O seu sucesso incentivou a concorrência e a inovação de outras empresas.
3.2 Ascensão da Illumina / Solexa: Sequenciação por Síntese
Tecnologia Solexa (fundada a partir do trabalho da Universidade de Cambridge por Balasubramanian e Klenerman) amadureceu pela primeira vez em meados dos anos 2000. A empresa comercializou um método de sequenciação por síntese (SBS) que utilizava terminadores reversíveis.
Em 2007, a Illumina adquiriu a Solexa, integrando a sua tecnologia SBS e lançando o Analisador de Genoma plataforma.
O artigo de 2008 na Nature por Bentley et al. foi fundamental — demonstrou o sequenciamento de genoma humano completo de forma precisa utilizando a química de terminadores reversíveis da Illumina.
Essa demonstração sinalizou que o NGS poderia competir com o Sanger para genomas grandes.
Outros Principais Concorrentes: SOLiD, ABI e Além
Por volta de 2006, a Applied Biosystems introduziu SOLiD (Sequenciação por Ligação e Detecção de Oligonucleotídeos). Esta plataforma utilizou uma química de ligação com codificação de duas bases.
A SOLiD ofereceu alta precisão, mas leituras mais curtas, favorecendo aplicações como transcriptómica ou re-sequenciamento em vez de montagem de novo.
Entretanto, vários laboratórios e startups experimentaram com químicas alternativas (ligação, hibridação, etc.), mas poucos igualaram o rendimento ou a economia do crescente domínio da Illumina.
Os Marcos do Re-sequenciamento do Genoma Humano
Em novembro de 2008, a Illumina anunciou o sequenciamento de um genoma humano Yorubano com uma cobertura superior a 30× utilizando o Genome Analyzer. Este foi um dos primeiros casos em que uma amostra humana foi re-sequenciada utilizando uma plataforma de segunda geração.
Simultaneamente, vários grupos publicaram a re-sequenciação do genoma humano utilizando Illumina, validando a sua viabilidade e precisão.
Esta evidência ajudou a mudar a confiança da comunidade de Sanger para NGS em trabalhos genómicos em grande escala.
Por Que Este Período Foi Transformador
Aumentos exponenciais na capacidade de processamento: As plataformas passaram de megabase/dia para escalas de gigabase/dia.
Colapso de custos: O custo por base caiu em ordens de magnitude, tornando a genómica populacional e os estudos de grandes coortes viáveis.
Padronização de fluxos de trabalho: A preparação de bibliotecas, a tecnologia de células de fluxo e os pipelines de dados amadureceram rapidamente.
Crescimento do ecossistema: As ferramentas para alinhamento, chamada de variantes e armazenamento amadureceram em paralelo, permitindo uma adoção mais ampla.
Por exemplo, software como MAQ e ELAND tratava o alinhamento inicial de leituras curtas a partir de dados do Illumina GA.
Em apenas 5 anos, as tecnologias de NGS passaram de provas iniciais para a espinha dorsal da investigação genómica.
Entrando na Terceira Geração – Sequenciação em Tempo Real e Inovação em Nanoporos
A mudança para sequenciação de terceira geração marcou um salto qualitativo: passando de sistemas de leitura curta baseados em amplificação para molécula única, em tempo real e leitura longa tecnologias. Esta transição abordou limitações chave da NGS de segunda geração—como lacunas na montagem, deteção de variantes estruturais e faseamento—ao mesmo tempo que abriu novas possibilidades na genómica. Nesta seção, exploramos como as plataformas SMRT da PacBio e as nanopores da Oxford Nanopore avançaram o sequenciamento para uma nova era.
Sequenciação SMRT da PacBio: Assistir à Síntese de DNA em Tempo Real
Lançamento comercial: A PacBio começou a enviar os seus RS instrumento em torno de 2011, após testes beta em 2010.
Guias de onda de modo zero (ZMWs): Central para o SMRT estão os nanocavidades ZMW, onde uma única DNA polimerase na parte inferior incorpora nucleotídeos fluorescentes. O sinal é registado em tempo real à medida que o fluoróforo emite luz enquanto está contido no volume de deteção.
Sem etapa de amplificação: Porque o SMRT lê moléculas únicas diretamente, evita os preconceitos introduzidos pela amplificação por PCR (por exemplo, viés de GC) e permite uma cobertura mais uniforme.
Leituras longas e aumento da capacidade ao longo do tempo:
- Os comprimentos de leitura iniciais eram modestos (alguns quilobases), mas com a evolução das químicas e das polimerases, os comprimentos de leitura expandiram-se para dezenas de quilobases.
- O rendimento por célula SMRT também aumentou (por exemplo, através de mais ZMWs por célula) e melhorou a precisão da chamada de bases.
Capacidade de deteção epigenética: A sequenciação SMRT pode identificar modificações no DNA (por exemplo, metilação) ao medir as durações e cinéticas entre pulsos enquanto a polimerase incorpora bases.
Vantagem da aplicação: Porque leituras longas aliviam lacunas de montagem e erros na chamada de variantes estruturais, os dados SMRT muitas vezes se destacam ou complementam sequências de leituras curtas. Koren et al. (2013) mostraram que leituras longas de moléculas únicas podem concluir genomas microbianos com maior precisão do que montagens híbridas.
Fig. 2. Melhoria dos comprimentos de sequência do PacBio RS.
Oxford Nanopore: Aumentar Limites com Sensores Elétricos
Fundação e desenvolvimento inicial: A Oxford Nanopore foi fundada em 2005 para comercializar sensores moleculares baseados em nanoporos.
Primeira demonstração de sequenciação: Por volta de 2011, foi reportado o primeiro experimento de sequenciação por nanoporo que combinava um poro mutado e um motor enzimático.
Lançamento do dispositivo MinION: Em 2014, a Oxford Nanopore apresentou o MinION— um sequenciador portátil do tamanho de um USB que transmite dados em tempo real.
Princípio fundamental: Moléculas de DNA ou RNA passam através de um poro em escala nanométrica; à medida que cada nucleótido atravessa, ele perturba a corrente iónica. Essas alterações na corrente são medidas e identificadas em tempo real.
Vantagens:
- Sequenciação em tempo real: a saída de dados começa à medida que a molécula é lida—não após a conclusão da corrida.
- Potencial de leitura ultra-longa: permite leituras que excedem centenas de quilobases.
- Deteção direta de modificações de bases: a metilação e outras marcas epigenéticas podem ser inferidas sem protocolos separados.
Desafios e correção de ruído: Os dados de nanopore são inerentemente mais ruidosos, por isso o processamento avançado de sinais, a chamada de bases e a correção de erros (por exemplo, o algoritmo RawHash para mapeamento em tempo real de sinais brutos) são críticos.
Comparando os Dois Paradigmas: Forças e Compromissos
| Recurso | PacBio SMRT | Oxford Nanopore |
|---|---|---|
| Comprimento de leitura | Típico de dezenas de kb, com alta precisão (especialmente no modo HiFi) | Capaz de leituras ultra-longas (centenas de kb) |
| Precisão | Alta precisão de consenso (com múltiplas passagens) | Leituras brutas têm taxas de erro mais altas; melhoradas através de polimento. |
| Saída em tempo real | A detección ocorre em tempo real dentro do ZMW. | Transmissão em tempo real completa de bases à medida que a molécula passa. |
| Informação epigenética | Deteta através da cinética (comportamento da polimerase) | Deteção de modificação de base direta a partir de sinais de corrente |
| Fator de forma do dispositivo | Instrumentos de bancada | Opções portáteis (por exemplo, MinION), sistemas de bancada como GridION/PromethION |
| Casos de uso | Montagem de novo, variantes estruturais, haplotipagem | Sequenciação rápida em campo, metagenómica, mapeamento de fragmentos ultra-longos |
Por Que Esta Geração É Importante para a Genómica Moderna
- Fechar a lacuna na completude do genoma: O sequenciamento de terceira geração frequentemente resolve regiões repetitivas e variantes estruturais anteriormente intratáveis.
- Insights de molécula única: Sem amplificação, há menos viés; a leitura direta de moléculas de DNA ou RNA nativas torna-se possível.
- Velocidade + flexibilidade: A saída em tempo real suporta amostragem adaptativa (por exemplo, sequenciação seletiva de regiões durante a execução) e tomada de decisões quase imediata.
- Integração com dados de leitura curta: Muitas pipelines modernas combinam dados de leitura curta e longa ("montagens híbridas") para uma precisão e cobertura ótimas.
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Por que a invenção do NGS ainda é importante hoje em dia
Embora o NGS tenha surgido há mais de uma década, o seu impacto continua a reverberar na pesquisa moderna. A "invenção" do NGS alterou fundamentalmente o que é possível na genómica — e compreender esse legado clarifica como utilizamos o sequenciamento hoje.
Queda Dramática nos Custos de Sequenciação
Desde o início dos anos 2000 até 2022, o custo de sequenciar um genoma humano caiu em ordens de magnitude—uma queda tão acentuada que superou a Lei de Moore.
No conjunto de dados do NHGRI, os custos por genoma caíram de milhões de dólares na era Sanger para alguns milhares de dólares na década de 2010.
O custo por megabase também diminuiu acentuadamente, permitindo projetos que antes eram inaccessíveis.
Este colapso de custos transformou o sequenciamento de uma capacidade de nicho em uma ferramenta rotineira utilizável em muitos contextos de pesquisa.
Ativação de Estudos em Grande Escala e Alta Resolução
Porque o NGS permite o sequenciamento paralelo de milhões a biliões de fragmentos, os estudos podem escalar para centenas ou milhares de amostras, uma exigência para a genética populacional, epidemiologia e genómica comparativa.
O sequenciamento profundo desbloqueia raro detecção de variantesfrequências alélicas e subpopulações menores—características impossíveis com métodos de baixo rendimento. Por exemplo, Morelli et al. utilizaram NGS da Illumina para detectar variantes virais menores presentes a <1% de frequência no vírus da febre aftosa em amostras de hospedeiros.
O NGS permite a resolução a nível de base única (SNPs, indels), variação estrutural, variação no número de cópias e até modificações epigenéticas em muitos contextos.
Aplicação Ampla em Domínios Biológicos
A NGS é agora fundamental em transcriptómica (RNA-seq), epigenómica (ChIP-seq, ATAC-seq), metagenómicae omicas de célula única.
Expandiu-se para áreas de investigação não clínica, como o perfilamento do microbioma, genómica ambiental, melhoramento agrícola e biologia evolutiva.
Ao alimentar integração multi-ômicaA NGS liga o DNA, RNA e camadas epigenéticas, oferecendo uma visão mais rica do que qualquer camada isoladamente.
Conduzindo o Desenvolvimento de Novas Tecnologias e Métodos
As exigências do NGS impulsionaram imensos avanços em bioinformática, armazenamento, alinhamento e pipelines de análise de dadosFerramentas como BWA, Bowtie, GATK, etc., foram desenvolvidas para lidar com dados de alto rendimento. (Embora não haja uma única citação aqui, isto está bem documentado na literatura de genómica.)
As exigências de "big data" do NGS catalisaram soluções em nuvem e HPC, formatos de compressão de dados e estratégias de indexação de referências comprimidas.
Erros, preconceitos e limitações revelados pela NGS (por exemplo, viés de PCR, viés de GC, ambiguidade de mapeamento) também motivaram novas inovações, como sequenciação duplexe tecnologias de leitura prolongada.
Ligando o Passado aos Seus Projetos de Hoje
Quando desenhas experimentos agora—seja de genoma completo, exoma, RNA-seq ou mais—estás a trabalhar dentro de ecossistemas construídos sobre fundações de NGS.
A consciência da história do NGS ajuda a interpretar as compensações tecnológicas: comprimento de leitura vs precisão, profundidade vs custo, limitações na chamada de variantes vs fontes de viés.
Também orienta decisões futuras: quando adotar leituras longas, métodos híbridos ou plataformas mais recentes.
Instantâneo da Linha do Tempo: Principais Marcos no Desenvolvimento de NGS
Abaixo está uma linha do tempo concisa que destaca eventos marcantes, inovações e mudanças de paradigma na história do sequenciamento. Complementa as seções narrativas, proporcionando aos leitores uma referência clara.
| Ano / Período | Marco e Descrição |
|---|---|
| 1977 | Fred Sanger e outros publicam o método de terminação de cadeia (dideóxido)—a base do sequenciamento de DNA (sequenciamento de Sanger). |
| 1987 | A Applied Biosystems lança o sequenciador capilar automatizado AB370, substituindo os géis em lâmina e permitindo um maior rendimento. |
| 1990 | Lançamento do Projeto Genoma Humano, que impulsionou a procura por tecnologias de sequenciação em larga escala. |
| 2001 | Primeiros rascunhos do genoma humano publicados (sequenciação em shotgun utilizando métodos baseados em Sanger). |
| 2003 | Anunciada a sequência do genoma humano "essencialmente completa", marcando o sucesso do HGP. |
| 2005 | A 454 Life Sciences lança a primeira plataforma de sequenciação massivamente paralela comercial. |
| 2007–2008 | A Illumina (através da aquisição da Solexa) introduz o sequenciamento por síntese (SBS). Bentley et al. publicam um re-sequenciamento humano de alta qualidade utilizando a tecnologia Illumina. |
| 2008 | Primeiro genoma humano re-sequenciado usando NGS (genoma de Watson via Illumina). |
| 2011 | A PacBio comercializa o sequenciamento SMRT (sequenciamento em tempo real de molécula única). |
| 2014 | A Oxford Nanopore lança o MinION, permitindo leituras longas em tempo real e portáteis. |
| 2008–2015 | O Projeto 1000 Genomas sequencia mais de 1.000 genomas humanos para mapear a variação global utilizando NGS. |
| anos 2020 | Os avanços na tecnologia de leituras longas e as montagens de telómero a telómero ultrapassam os limites do sequenciamento completo do genoma. |
Olhando para o Futuro — O Futuro Construído sobre NGS
À medida que o sequenciamento continua a evoluir, as suas bases assentam firmemente nas inovações de NGS. Tecnologias, tendências e aplicações emergentes estão a moldar o futuro da genómica. Esta secção destaca as principais fronteiras e o que elas significam para a sua estratégia de sequenciamento.
Maior Precisão e Menores Taxas de Erro (Q30 → Q40 e Além)
As plataformas de leituras longas (PacBio, Oxford Nanopore) estão a aproximar as taxas de erro dos padrões de leituras curtas. Relatórios recentes indicam que Q30 (1 erro por 1.000 bases) é alcançável em certos modos de leitura longa. (Frontline Genomics, "Os Últimos Desenvolvimentos em Tecnologias de Sequenciação")
Alguns instrumentos de leitura curta estão a explorar uma fidelidade ainda mais elevada (Q40 ou mais), representando um erro por cada 10.000 bases.
À medida que a precisão melhora, aplicações como a deteção de variantes raras, sequenciação de células únicas e identificação de variantes estruturais beneficiarão diretamente.
Automação, Miniaturização e Inovação na Preparação de Amostras
O próximo salto envolve a redução do trabalho humano e dos erros através da automação na preparação de bibliotecas, microfluídica e sistemas robóticos. (Roots Analysis, "Tendências Futuras em Tecnologias NGS")
A miniaturização reduz o uso de reagentes e o custo por amostra, tornando o sequenciamento acessível a laboratórios menores e a ambientes de campo. (Roots Analysis)
Dispositivos integrados de "amostra para sequência" (com preparação de biblioteca a bordo) deverão surgir, reduzindo a complexidade prática.
Sequenciação Híbrida e Multi-Ómica
A sequenciação costumava ser apenas de DNA ou RNA. Agora, a multi-ómica integrada (epigenómica, transcriptómica, acessibilidade da cromatina) está a convergir. (Roots Analysis)
A sequenciação espacial está a aumentar — a sequenciação in situ dentro dos tecidos proporciona tanto contexto espacial como detalhe molecular.
Experimentos multiómicos (por exemplo, combinando transcriptoma + metiloma + cromatina com sequenciação) serão mais rotineiros.
Modalidades de Sequenciamento de Novos e Paradigmas Emergentes
Nanoporos sólidos (poros não biológicos, por exemplo, grafeno) estão em desenvolvimento, prometendo durabilidade e velocidade.
Tecnologias de leitura ligada (a codificação de barras de moléculas longas, mas sequenciamento através de leituras curtas) permanece relevante para a compreensão estrutural sem o custo total das leituras longas.
Sequenciação do genoma em 3D métodos (Hi-C, captura de conformação cromossómica espacial) estão a evoluir para uma resolução mais fina.
Além disso, co-design de arquitetura de algoritmos está a ser explorado para acelerar pipelines genómicos, otimizar o uso de memória e reduzir o movimento de dados (Mutlu & Firtina, 2023)
Aplicações que Impulsionarão a Demanda Futura
Pangenomas Populacionais & Gráficos de Referência
Projetos como o Referência do Pangenoma Humano revisam o paradigma de um genoma de referência linear para referências baseadas em grafos.
Ambiental / Metagenómica em Campo
Sequenciadores portáteis combinados com automação e reagentes mais baratos permitirão o sequenciamento ecológico, de solo e de água em grande escala em locais remotos.
Precisão em Células Únicas, Sequenciação Espacial e Epigenómica
A sequenciação multiómica de célula única in situ irá unir a caracterização molecular com a biologia espacial, permitindo o mapeamento dos estados celulares nos tecidos.
Interpretação de Sequências Impulsionada por IA e Aprendizagem de Máquina
À medida que os conjuntos de dados se expandem, as ferramentas de IA / aprendizagem profunda serão centrais na chamada de base, chamada de variantes, deconvolução de sinais, inferência epigenética e alinhamento de dados multiómicos. (Tarozzi et al., 2024)
O Que Isto Significa para a Sua Estratégia de Sequenciamento Hoje
- Escolha plataformas com caminhos de atualização: considere a precisão, o comprimento de leitura e as compensações de rendimento.
- Fique atento à automação da preparação de amostras — ela reduzirá custos e trabalho manual.
- Explore designs híbridos ou multiómicos agora; construa infraestrutura para conjuntos de dados integrativos.
- Desenvolver ou fazer parceria para capacidade avançada de bioinformática: algoritmos melhorados, modelos de IA, soluções de nuvem/armazenamento.
- Plano para evoluir estruturas de referência (por exemplo, pangenomas) em vez de depender apenas de referências lineares antigas.
Conclusão
Desde o momento em que a química de terminação de cadeia de Sanger decifrou pela primeira vez o DNA, a jornada para o sequenciamento de próxima geração (NGS) redefiniu o que é possível na genómica. Por volta de 2005, inovações em microfluídica, paralelização e química enzimática convergiram para lançar a era do NGS. Desde então, os custos de sequenciamento caíram drasticamente, a capacidade de processamento disparou e a biologia transformou-se com dados. As plataformas de leitura longa e em tempo real de hoje baseiam-se diretamente nesse legado.
Para o seu laboratório ou equipa de investigação, aqui estão formas de colocar essa história em prática:
- Escolha plataformas de sequenciação que se alinhem com os seus objetivos experimentais—seja leituras curtas para profundidade ou leituras longas para estrutura.
- Procure sistemas com caminhos de atualização, especialmente à medida que a precisão melhora nas tecnologias de terceira e quarta geração.
- Invista na automação da preparação de amostras e na infraestrutura de dados agora—já não é apenas algo desejável; é essencial.
- Traga o suporte computacional desde cedo. À medida que o sequenciamento aumenta, os seus insights dependerão mais da análise do que da produção bruta.
- Considere estratégias de sequenciação híbrida que combinam dados de leituras curtas e longas para máxima cobertura e precisão.
Se está a planear um projeto de sequenciação ou a considerar atualizar a sua plataforma, podemos ajudar. Oferecemos:
- Consulta sobre seleção de plataforma e desenho experimental
- Pipelines de preparação de bibliotecas, sequenciação e análise de dados turnkey
- Ferramentas de bioinformática personalizadas ajustadas aos seus objetivos de investigação
- Suporte de visualização e relatórios para publicação ou revisão interna
Vamos transformar a história de sequenciamento na sua próxima descoberta. Contacte-nos hoje para uma consulta ou orçamento de projeto., para que possamos passar de "quando foi inventado o NGS" para "quando é que a sua pesquisa desbloqueará novas percepções."
Perguntas Frequentes
Quando foi inventada a sequenciação de nova geração?
A sequenciação de próxima geração (NGS) foi comercializada pela primeira vez em 2005, quando a 454 Life Sciences lançou uma plataforma de pirosequenciação massivamente paralela, mudando a sequenciação de DNA de uma molécula de cada vez para milhões em paralelo (uma característica denominada "sequenciação massivamente paralela").
Que tecnologia veio antes do NGS?
Antes do NGS, o sequenciamento era dominado pelos métodos de Sanger (terminação de cadeia), refinados em sequenciamento capilar automatizado nas décadas de 1980 e 1990. Estes sistemas de "primeira geração" ofereciam alta precisão, mas um rendimento muito limitado e um custo elevado por base.
Por que é importante a invenção do NGS?
A invenção do NGS permitiu reduções dramáticas nos custos de sequenciação, uma enorme expansão da capacidade de processamento e abriu portas para a genómica em grande escala (estudos populacionais, metagenómica, transcriptómica). Transformou a sequenciação de uma capacidade de nicho numa ferramenta de investigação ubíqua.
Quando é que a sequenciação de nova geração é utilizada?
A NGS é agora utilizada em quase todas as aplicações de investigação não clínica: sequenciação do genoma completo, sequenciação do exoma, RNA-seq, epigenómica (ChIP-seq, ATAC-seq), perfilagem do microbioma/metagenómica, sequenciação de células únicas e integração multiómica (combinando ADN, ARN, etc.).
Como é que o NGS evoluiu após 2010?
Desde 2010, o sequenciamento evoluiu para tecnologias de terceira geração, como PacBio SMRT e Oxford Nanopore, permitindo leituras longas, deteção em tempo real, deteção de modificações de bases e montagens híbridas que superam as limitações das leituras curtas.
O NGS é o mesmo que sequenciação massivamente paralela?
Sim, "sequenciação massivamente paralela" é frequentemente usada como sinónimo de NGS ou métodos de segunda geração. Refere-se à sequenciação de muitos fragmentos de DNA simultaneamente, permitindo uma alta capacidade de processamento por corrida.
Referências:
- Valencia, C.A., Pervaiz, M.A., Husami, A., Qian, Y., Zhang, K. (2013). Princípios, História e Marcos do Sequenciamento Sanger. In: Tecnologias de Sequenciamento de Nova Geração em Genética Médica. Springer Briefs em Genética. SpringerNova Iorque, NY.
- Trachtenberg EA, Holcomb CL. Sequenciação HLA de próxima geração utilizando o sistema 454 GS FLX. Métodos Mol Biol. 2013;1034:197-219. História da sequenciação por síntese
- Bentley, D., Balasubramanian, S., Swerdlow, H. et al. Sequenciação precisa do genoma humano completo utilizando química de terminadores reversíveis.. Natureza 456, 53–59 (2008).
- Firtina C, Mansouri Ghiasi N, Lindegger J, Singh G, Cavlak MB, Mao H, Mutlu O. RawHash: permitindo uma análise em tempo real rápida e precisa de sinais brutos de nanopore para grandes genomas. Bioinformática. 2023 Jun 30;39(39 Supl 1):i297-i307.
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- Shendure, J., Balasubramanian, S., Church, G. et al. Sequenciação de DNA aos 40: passado, presente e futuro. Natureza 550, 345–353 (2017).