انواع تکنیک های مولکولی

  • ارسال شده توسط:Mohammad Asghari

تکنیک‌های مولکولی ابزارهای مهمی در علم زیست‌شناسی و پزشکی هستند که برای بررسی و تجزیه و تحلیل DNA، RNA و پروتئین‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند. این تکنیک‌ها در زمینه‌های مختلفی از جمله تحقیقات ژنتیکی، تشخیص بیماری‌ها و مطالعه ساختارهای مولکولی کاربرد دارند. در ادامه به معرفی انواع تکنیک‌های مولکولی پرداخته‌ایم:

(Polymerase Chain Reaction)PCR:واکنش زنجیره‌ای پلیمراز (PCR) برای تکثیر بخش خاصی از DNA به کار میرود.PCRیکی از تکنیک‌های مهم و پرکاربرد در زیست‌شناسی مولکولی است. این روش در دهه1980توسط کری مولیس ابداع شد و به سرعت انقلابی در مطالعات ژنتیکی و مولکولی ایجاد کرد. هدف اصلی PCR، تکثیر یک قطعه خاص از DNA به تعداد زیاد در مدت زمان کوتاه است. به زبان ساده، PCR مانند یک فتوکپی مولکولی عمل می‌کند که یک بخش کوچک DNA را میلیون‌ها یا حتی میلیاردها بار تکثیر می‌کند.حالا این روش به این دلیل مهم است که DNA در سلول‌ها به مقدار بسیار کم وجود دارد و برای بسیاری از مطالعات یا تشخیص‌ها باید مقدار آن را افزایش داد. PCR این امکان را می‌دهد که:حتی از مقادیر ناچیز DNA، مقدار کافی برای آزمایش به دست آوریم.

بخش خاصی از DNA را با دقت و اختصاصیت بالا تکثیر کنیم.

کاربرد: تشخیص بیماری‌های ویروسی، شناسایی جهش‌های ژنتیکی، بررسی DNA در پزشکی قانونی.

 RT-PCR (Reverse Transcription PCR):این تکنیک برای تبدیل RNA به DNA (cDNA) و سپس تکثیر آن با استفاده از PCR به کار می‌رود.

کاربرد: بررسی بیان ژن‌ها، شناسایی ویروس‌ها (مانند HIV و COVID-19)

qPCR:نسخه پیشرفته PCR است که برای اندازه‌گیری دقیق مقدار DNA یا RNA هدف استفاده می‌شود.در qPCR، فرآیند تکثیر DNA مشابه PCR معمولی است، با این تفاوت که در این روش از یک نشانگر فلورسانس استفاده می‌شود که به محض تکثیر DNA، میزان فلورسانس آن اندازه‌گیری می‌شود. این روش به‌طور مداوم در هر چرخه تغییرات در فلورسانس را ثبت کرده و به‌طور خودکار میزان DNA را محاسبه می‌کند.

کاربرد:تعیین میزان بیان ژن، بررسی بار ویروسی.

Southern Blot:تکنیکی برای شناسایی توالی‌های خاص DNA با استفاده از پروب‌های نشاندار است.این روش، دو رشته مکمل DNA به‌طور همزمان مورد استفاده قرار می‌گیرند. به عبارت دیگر، در این تکنیک دو رشته جداگانه از یک مولکول DNA مورد بررسی قرار می‌گیرند و در نتیجه اطلاعاتی دقیق‌تر و جامع‌تر در مورد ساختار ژنوم به‌دست می‌آید.

کاربرد: تجزیه و تحلیل ساختارهای ژنتیکی، شناسایی جهش‌های خاص.

 Northern Blot:نورترن بلاتینگ فرآیندی تقریبا مشابه با ساترن بلاتینگ دارد با این تفاوت که در نورترن بلاتینگ به جای DNA از ماکرومولکول RNA استفاده می شود. این تکنیک در سال 1997توسط آلوین و همکارانش  کشف شد و اغلب برای بررسی و شناسایی mRNA کاربرد دارد.

کاربرد: بررسی سطح بیان ژن و تجزیه و تحلیل

Western Blot:وسترن بلات (که بعضاً به آن ایمونوبلوت پروتئین گفته می شود) یک روش آزمایشگاهی است که برای تشخیص مولکولهای خاص پروتئین از میان مخلوطی از پروتئین ها استفاده می شود که به طور گسترده در زیست شناسی مولکولی و ایمنی زایی مورد استفاده قرار می گیرد. این مخلوط می تواند شامل تمام پروتئین های مرتبط با یک بافت یا نوع سلول خاص باشد. از وسترن بلات نیز می توان برای ارزیابی اندازه پروتئین مورد نظر و برای اندازه گیری میزان بیان پروتئین استفاده کرد.

کاربرد: تحلیل پروتئین‌های خاص، شناسایی بیماری‌های مرتبط با پروتئین‌ها.

FISH (Fluorescence in situ Hybridization):آزمایش FISH در ژنتیک که با نام تکنیک هیبریداسیون در محل هم شناخته میشود، تکنیکی برای شناسایی توالی‌های DNA یا RNA در مکان‌های خاص روی کروموزوم‌ها است.این روش به ما این امکان را می‌ دهد تا با استفاده از رنگ آمیزی، نقاط خاصی از کروموزوم ‌ها و ژن ‌ها را شناسایی کنیم. به این ترتیب روش رنگ آمیزی FISH میتواند تغییرات ناشی از نقص‌ های ژنتیکی و اختلالات مولکولی را تشخیص دهد.

کاربرد: شناسایی تغییرات ژنتیکی و اختلالات کروموزومی

ELISA (Enzyme-Linked Immunosorbent Assay):یک تکنیک شناسایی پروتئین‌ها و آنتی‌بادی‌ها با استفاده از واکنش‌های آنزیمی است.این روش يك روش آزمايشگاهي بيوشيميايي ساده با حساسيت بسيار بالا است كه امكان آناليز تعداد زيادي نمونه را به صورت همزمان فراهم مي كند و روشی براي پي بردن به اختلالات سيستم ايمني است تا حضور آنتي‌ژن یا آنتی بادی در یک نمونه را بررسی نماید

کاربرد: آزمایش‌های تشخیصی برای بیماری‌ها و شناسایی آنتی‌بادی‌ها

میکروآرایه‌ها:یک تکنیک مولکولی است که برای بررسی بیان ژن‌ها یا شناسایی تغییرات ژنتیکی به‌کار می‌رود. در این روش، هزاران پروب DNA یا RNA روی یک سطح جامد (مانند یک تراشه شیشه‌ای) تثبیت شده و برای شناسایی و تحلیل همزمان تعداد زیادی مولکول هدف استفاده می‌شوند.

کاربرد: تحلیل و مقایسه بیان ژن‌ها در شرایط بیماری و سلامت

NGS (Next-Generation Sequencing):یک روش پیشرفته و قدرتمند برای توالی‌یابی مولکول‌های DNA و RNA است. این تکنیک امکان تعیین توالی کامل ژنوم‌ها یا بخش‌های خاصی از ژنوم را با دقت و سرعت بالا فراهم می‌کند. برخلاف روش‌های قدیمی مانندNGS،Sanger قادر به پردازش میلیون‌ها توالی به‌صورت موازی است، که آن را برای تحقیقات گسترده ژنتیکی بسیار مناسب می‌سازد.

کاربرد: تحلیل‌های جامع ژنتیکی، شناسایی جهش‌های جدید، تحقیقات پزشکی و بیماری‌ها.

CRISPR-Cas9:یک ابزار ویرایش ژن که به طور دقیق و هدفمند DNA را اصلاح میکند.این روش یکی از پیشرفته‌ترین و دقیق‌ترین تکنیک‌های ویرایش ژنوم است که از سیستم دفاعی طبیعی باکتری‌ها الهام گرفته شده است. این روش امکان ویرایش توالی DNA با دقت بالا را فراهم می‌کند و در تحقیقات ژنتیکی، پزشکی، و بیوتکنولوژی کاربرد فراوان دارد.

کاربرد: درمان بیماری‌های ژنتیکی، ویرایش ژن‌ها برای تحقیقات درمانی

Sanger Sequencing:این یک روش قدیمی است و امروزه خیلی کم از آن استفاده می شود در آزمایشگاه های ژنتیک از روشNGS بجای این روش استفاده می شود.

کاربرد: توالی‌یابی کوتاه برای پروژه‌های ژنتیکی و تحقیقات میکروبیولوژیکی

چرخش دمایی:چرخش دمایی فرآیندی است که در بسیاری از تکنیک‌های مولکولی، به‌ویژه در واکنش زنجیره‌ای پلیمراز (PCR)، برای تکثیر DNA استفاده می‌شود. این روش شامل تغییرات متوالی در دما است که به‌طور کنترل‌شده برای انجام واکنش‌های شیمیایی خاص مانند دناتوره شدن، اتصال پرایمرها، و سنتز DNA به کار می‌رود.

کاربرد: در تکنیک‌های مختلف مولکولی که نیاز به تغییر دما برای تکثیر یا تغییر ساختار مولکول‌ها دارند.

حساسیت پراش ایکس:برای تعیین ساختار سه‌بعدی مولکول‌ها، به ویژه مولکول‌های زیستی بزرگ مانند پروتئین‌ها و DNA، استفاده می‌شود. این تکنیک بر اساس پراش(پخش موج) اشعه ایکس توسط اتم‌های موجود در کریستال مولکول هدف کار می‌کند.

کاربرد: در مطالعات ساختار و عملکرد پروتئین‌ها

تکنیک‌های مولکولی ابزارهای حیاتی هستند که در علوم زیستی، پزشکی و ژنتیک به کار می‌روند و برای تحلیل DNA، RNA و پروتئین‌ها طراحی شده‌اند. این روش‌ها به محققان کمک می‌کنند تا ساختار و عملکرد مولکول‌های زیستی را بررسی کرده و بیماری‌ها را شناسایی کنند. تکنیک‌هایی مانند PCR، NGS و CRISPR-Cas9 امکان شناسایی دقیق بیماری‌ها و ویرایش ژن‌ها را فراهم می‌کنند. همچنین، ابزارهایی مانند FISH و Western Blot برای تجزیه و تحلیل دقیق‌تر مواد ژنتیکی و پروتئینی در سلول‌ها و بافت‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند. این تکنیک‌ها به طور کلی در پیشرفت‌های علمی و پزشکی نقش اساسی دارند.