What Is DNA Sequencing?

DNA Sequencingとは、DNA分子を構成し、重要な遺伝情報を伝える4つの塩基（アデニン・チミン・サイトシン・グアニン）の順序を決定する方法である。 DNAの二重らせんでは、4つの塩基が特定の相手と結合して、塩基対（bp）という単位を形成しています。 アデニン（A）はチミン（T）と、シトシン（C）はグアニン（G）と対になる。 ヒトゲノムには約30億の塩基対があり、ヒトの誕生と維持のための指令となっている。 この塩基対構造により、DNA配列は膨大な量の遺伝情報の保存に適している。 この相補的な塩基対は、DNA分子がコピー、転写、翻訳されるメカニズムの基礎であり、DNA配列決定法の多くもこの塩基対を基礎としている。 836>

DNA塩基配列決定法

サンガー塩基配列決定は、1970年代にイギリスの生化学者Frederick Sangerによって発見されました。 サンガー法は、蛍光性のddNTP（ジデオキシヌクレオチド、N=A、T、G、C）を利用して、別のヌクレオチドの付加を防ぐ古典的なDNA配列決定法である。 サンガーシークエンス(Sanger Sequencing)の記事をご覧いただけます。 この方法の詳細については、「Sanger Sequencing: Introduction, Principle, and Protocol」（英語）をご覧ください。

次世代シーケンサー（NGS：Massively Parallel Sequencing）技術は、高スループット、コスト効率、迅速性などの利点により、サンガーシーケンスに取って代わられています。 NGSでは、数百万オーダーのフラグメントを同時に決定することができる。 836>

PacBio SMRTシーケンスやOxford nanoporeシーケンスを含むロングリードシーケンスとしても知られる新しい第3世代シーケンサーは、DNAおよびRNAの何十億ものテンプレートを調べ、同時に偏りなく可変メチル化を検出することができます。 ロングリード法はより多くのバリエーションを検出することができ、ショートリードシーケンスだけでは観察できないものもあります

図1. DNAシーケンス技術の歴史

DNAシーケンス技術の応用

DNAシーケンスでは、特定のDNAセグメント、全ゲノム、または複雑なマイクロバイオームで運ばれる遺伝情報を明らかにします。 科学者は、配列情報を利用して、どの遺伝子および制御命令がDNA分子に含まれているかを判断することができます。 DNA配列は、オープンリーディングフレーム（ORF）やCpGアイランドなど、遺伝子の特徴的な特徴をスクリーニングすることができます。 また、異なる生物の相同DNA配列を比較することで、種間や集団間の進化を解析することができる。 836>

DNA シークエンスは、病気の診断や治療、疫学研究など、医学の分野で利用されています。 シーケンシングは、動物、植物および公衆衛生を含む食品安全および持続可能な農業に革命をもたらし、効果的な植物および動物の育種による農業の改善、および病気の発生によるリスクの低減を可能にする力を持っています。 さらに、DNAシーケンシングは、人間と野生生物の両方の自然環境の保護と改善に利用することができます

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