آزمایش NGS یا تعیین توالی نسل جدید (Next-Generation Sequencing) یکی از پیشرفته‌ترین و دقیق‌ترین روش‌ها برای بررسی ژنتیکی DNA و RNA در سلول‌های انسانی و دیگر موجودات زنده است. این فناوری در یک دهه گذشته به‌سرعت در حال رشد بوده و انقلابی در زمینه‌های تحقیقاتی، تشخیص پزشکی و درمان‌های شخصی ایجاد کرده است. (1)
مقدمه‌ای بر توالی‌یابی DNA
قبل از معرفی فناوری NGS، باید بدانیم که تعیین توالی DNA چیست. توالی‌یابی یعنی شناسایی ترتیب بازهای آلی (A، T، G و C) که ساختار ژنوم را تشکیل می‌دهند. شناخت این توالی‌ها می‌تواند اطلاعات ارزشمندی در مورد ویژگی‌های ژنتیکی، بیماری‌ها و پاسخ بدن به درمان‌ها فراهم کند.
فناوری NGS چیست؟
NGS نسل جدیدی از تکنولوژی‌های تعیین توالی است که می‌تواند میلیون‌ها قطعه DNA را به‌صورت هم‌زمان توالی‌یابی کند. برخلاف روش‌های قدیمی مانند Sanger sequencing که فقط یک ژن یا قطعه DNA را در هر بار آزمایش بررسی می‌کرد، NGS قادر است اطلاعات ژنتیکی بسیار زیادی را در مدت کوتاه و با هزینه کمتر فراهم کند.
مراحل انجام آزمایش NGS
- استخراج DNA یا RNA
اولین مرحله در آزمایش NGS، استخراج ماده ژنتیکی از نمونه مورد نظر (خون، بزاق، بافت و…) است. - آماده‌سازی کتابخانه ژنتیکی (Library Preparation)
DNA به قطعات کوچکتر شکسته شده و سپس با افزودن آداپتورها برای خوانده شدن توسط دستگاه آماده می‌شود. - توالی‌یابی (Sequencing)
این مرحله با استفاده از دستگاه‌های NGS مانند Illumina، Ion Torrent یا PacBio انجام می‌شود. - تحلیل داده‌ها (Bioinformatics)
داده‌های خام تولیدشده توسط نرم‌افزارهای تخصصی پردازش شده و به توالی‌های قابل تفسیر تبدیل می‌شوند.
انواع آزمایش NGS
آزمایش NGS بسته به هدف تحقیق یا تشخیص، انواع مختلفی دارد:
- Whole Genome Sequencing (WGS)
توالی‌یابی کل ژنوم انسان، شامل ژن‌ها، نواحی غیرکدکننده و مناطق تکراری. - Whole Exome Sequencing (WES)
توالی‌یابی تمام نواحی کدکننده ژنوم (اکسون‌ها) که حدود ۱ تا ۲ درصد کل ژنوم را شامل می‌شود ولی شامل ۸۵٪ بیماری‌های ژنتیکی است. - Targeted Sequencing
توالی‌یابی مجموعه خاصی از ژن‌ها که با بیماری خاصی مرتبط‌اند. - Transcriptome Sequencing (RNA-seq)
بررسی بیان ژن‌ها از طریق توالی‌یابی RNA.
کاربردهای آزمایش NGS
۱. تشخیص بیماری‌های ژنتیکی
یکی از مهم‌ترین کاربردهای آزمایش NGS، شناسایی جهش‌های ژنی است که باعث بروز بیماری‌های ارثی مانند فیبروز کیستیک، تالاسمی، دیستروفی عضلانی و… می‌شوند.
۲. سرطان‌شناسی (Oncology)
NGS در تشخیص جهش‌های ژنی مرتبط با انواع سرطان مانند سرطان پستان، تخمدان، ریه و مغز نقش اساسی دارد. پزشکان می‌توانند بر اساس نتایج این آزمایش، درمان‌های هدفمند برای بیمار تجویز کنند.
۳. پزشکی شخصی (Personalized Medicine)
با کمک NGS می‌توان داروها و دوز مناسب برای هر بیمار را تعیین کرد. این فناوری در ایجاد درمان‌های دقیق و مؤثر بسیار مؤثر است.
۴. ناباروری و بارداری
در بررسی علل ژنتیکی ناباروری یا غربالگری جنین در دوران بارداری، آزمایش NGS کاربرد بالایی دارد. آزمایش‌هایی مانند NIPT برای شناسایی سندروم داون و سایر اختلالات کروموزومی، بر پایه این تکنولوژی توسعه یافته‌اند.
۵. میکروبیوم و بیماری‌های عفونی
NGS می‌تواند به شناسایی ترکیب میکروبیوم روده، دهان و سایر بخش‌های بدن کمک کند. همچنین در شناسایی عامل بیماری‌زا در عفونت‌های ناشناخته بسیار مؤثر است.
مزایای آزمایش NGS
- دقت بالا در شناسایی جهش‌های ژنتیکی
- پوشش وسیع از ژنوم یا ژن‌های خاص
- سرعت بالا در مقایسه با روش‌های سنتی
- قابلیت انجام بر روی نمونه‌های کم
- قیمت مناسب‌تر نسبت به گذشته
معایب و محدودیت‌ها
- نیاز به تجهیزات و زیرساخت‌های پیشرفته
- نیاز به تحلیل بیوانفورماتیکی
- گاهی نتایج شامل داده‌های بیش از حدی است که تفسیر همه آن‌ها دشوار است
چه کسانی باید آزمایش NGS انجام دهند؟
- افرادی با سابقه خانوادگی بیماری‌های ژنتیکی
- بیماران مبتلا به سرطان برای تعیین نوع جهش و انتخاب درمان
- زوج‌هایی که قصد فرزندآوری دارند و نگران اختلالات ژنتیکی هستند
- نوزادانی با علائم نامشخص که تشخیص پزشکی آن‌ها سخت است
- افراد علاقه‌مند به شناخت دقیق‌تر از ژنوم خود
شرکت‌های ارائه‌دهنده آزمایش NGS در ایران
در حال حاضر چندین مرکز و آزمایشگاه پیشرفته در ایران خدمات آزمایش NGS را ارائه می‌دهند. این خدمات شامل WES، Targeted Panel و RNA-seq است. برخی شرکت‌ها نیز خدمات تحلیل بیوانفورماتیک برای پزشکان و پژوهشگران فراهم کرده‌اند.
تحلیل داده‌های NGS
یکی از مهم‌ترین بخش‌های آزمایش NGS، تحلیل داده‌هاست. برای این کار از ابزارهایی مانند GATK، BWA، FastQC و ANNOVAR استفاده می‌شود. متخصصین بیوانفورماتیک با استفاده از این نرم‌افزارها، نتایج خام را به اطلاعات بالینی قابل استفاده تبدیل می‌کنند.
هزینه آزمایش NGS چقدر است؟
هزینه آن بسته به نوع آزمایش (WES، Panel، WGS) و مرکز ارائه‌دهنده متفاوت است، اما با پیشرفت تکنولوژی قیمت‌ها به‌مرور در حال کاهش هستند.
آینده آزمایش NGS
پیش‌بینی می‌شود که در آینده نزدیک، آزمایش NGS به یک ابزار استاندارد در چکاپ‌های پزشکی تبدیل شود. با پیشرفت‌های جدید در فناوری توالی‌یابی، قیمت‌ها کاهش یافته و سرعت افزایش پیدا خواهد کرد.
جمع‌بندی
آزمایش NGS پلی است میان علم ژنتیک و درمان‌های پیشرفته پزشکی. این تکنولوژی با فراهم آوردن اطلاعات دقیق، راهی نوین برای تشخیص، پیشگیری و درمان بسیاری از بیماری‌ها ارائه می‌دهد. با ورود این فناوری به عرصه‌های عمومی‌تر پزشکی، آینده‌ی تشخیص و درمان دقیق‌تر، ایمن‌تر و مؤثرتر خواهد بود.
سوالات متداول آزمایش NGS
آزمایش NGS (Next-Generation Sequencing) یک روش پیشرفته برای تعیین توالی DNA و RNA است که با سرعت بالا، دقت بسیار زیاد و هزینه کمتر نسبت به روش‌های قدیمی انجام می‌شود.
NGS می‌تواند بیماری‌های ژنتیکی ارثی، انواع سرطان، اختلالات متابولیک، ناباروری و برخی بیماری‌های عفونی ناشی از ویروس‌ها و باکتری‌ها را شناسایی کند.
بسته به نوع آزمایش، از نمونه‌هایی مانند خون، بزاق، بافت، مایع آمنیوتیک، یا حتی نمونه بیوپسی استفاده می‌شود.
بله، اما بیشترین استفاده آن برای افرادی است که سابقه خانوادگی بیماری دارند، بیماران سرطانی، یا نوزادانی با علائم ناشناخته. همچنین زوج‌هایی که قصد بارداری دارند، می‌توانند از آن بهره ببرند.