Phương pháp NGS (Next-Generation Sequencing) là một cuộc cách mạng trong lĩnh vực sinh học phân tử và y học hiện đại, giúp giải mã nhanh chóng và chính xác hàng triệu đoạn DNA/RNA cùng lúc. Đây là nền tảng quan trọng cho y học chính xác, di truyền học và nghiên cứu hệ vi sinh vật.
Lịch sử phát triển của phương pháp NGS
- Trước năm 2000: Sử dụng phương pháp Sanger với tốc độ chậm và chi phí cao.
- 2005: Roche ra mắt hệ thống pyrosequencing đầu tiên.
- 2007: Illumina và Ion Torrent ( Thermo Fisher Scientific) chính thức thương mại hóa giải trình tự thế hệ mới.
- 2010–nay: Xuất hiện PacBio, Oxford Nanopore với khả năng đọc chuỗi dài, tăng tính linh hoạt.
Cơ sở lý thuyết
Phương pháp NGS hoạt động dựa trên nguyên lý: tách chiết DNA/RNA, tạo thư viện gen, giải trình tự đồng thời hàng triệu đoạn, và phân tích dữ liệu bằng tin sinh học.
Các công nghệ NGS phổ biến
| Hãng | Công nghệ | Đặc điểm |
|---|---|---|
| Illumina | SBS | Phổ biến, độ chính xác cao |
| Ion Torrent ( Thermo Fisher Scientific) | pH sensor | Nhanh, chi phí thấp |
| PacBio | SMRT | Đọc chuỗi dài, độ chính xác cao |
| Oxford Nanopore | Nanopore | Di động, không cần PCR |
| MGI Tech | DNBSEQ | Giá cạnh tranh, đang phổ biến ở châu Á |
Quy trình thực hiện phương pháp NGS
- DNA/RNA Isolation: Tách chiết vật liệu di truyền.
- Library Preparation: Gắn adapter, phân mảnh và định lượng.
- Sequencing: Chạy giải trình tự bằng máy NGS.
- Data Analysis: Phân tích bằng phần mềm bioinformatics.
Minh hoạ quy trình NGS:
Thiết bị sử dụng phương pháp NGS
- Máy NGS: Illumina MiSeq, NextSeq, NovaSeq; Ion S5; MinION, Sequel…
- Máy tách chiết tự động, máy PCR định lượng, hệ thống Bioanalyzer.
- Máy tính hiệu năng cao hoặc dịch vụ điện toán đám mây để phân tích dữ liệu.
Hóa chất sử dụng
- Enzyme: DNA polymerase, ligase, exonuclease.
- Bộ chuẩn bị thư viện: primer, adapter, buffer chuyên biệt.
- Hóa chất dành riêng cho từng nền tảng (flow cell, SMRT cell…).
Loại mẫu và yêu cầu phương pháp NGS
Phương pháp NGS sử dụng đa dạng mẫu:
- Mẫu người: Máu, mô FFPE, sinh thiết, dịch tủy, huyết tương.
- Mẫu môi trường: Nước, đất, thực phẩm (metagenomics).
- Yêu cầu: DNA tinh sạch, không phân mảnh quá mức, A260/280 = 1.8–2.0.
Phân tích kết quả phương pháp NGS
- Định dạng file đầu ra: FASTQ, BAM, VCF.
- Phần mềm sử dụng: FastQC, BWA, GATK, ANNOVAR.
- Phân tích lâm sàng: phát hiện đột biến, biểu hiện gen, CNV.
Ứng dụng của phương pháp NGS
- Chẩn đoán ung thư, phát hiện đột biến KRAS, EGFR, TP53.
- Tầm soát bệnh di truyền, dị tật bẩm sinh, NIPT.
- Nghiên cứu hệ vi sinh vật (microbiome), xác định loài mới.
- Giải mã hệ gen người, động vật, cây trồng, ứng dụng trong nông nghiệp.
Chuyên gia tư vấn: Nguyễn Phúc Duy
Chuyên gia Nguyễn Phúc Duy là người tiên phong trong triển khai phương pháp NGS tại Việt Nam. Với kinh nghiệm sâu sắc trong các nền tảng Illumina, Ion Torrent, và Nanopore, anh đã hỗ trợ hàng chục đơn vị y tế triển khai thành công các xét nghiệm gen phục vụ chẩn đoán và điều trị bệnh.
Bạn cần tư vấn kỹ thuật hoặc triển khai giải trình tự gen NGS?
Hãy liên hệ với chuyên gia Nguyễn Phúc Duy để được hỗ trợ chuyên sâu và tối ưu chi phí.
Từ khóa: Phương pháp NGS, giải trình tự gen, Next-Generation Sequencing, giải mã bộ gen
