تکنیک توالی‌یابی نسل جدید (NGS): کاربردها، چالش‌ها و آینده در پزشکی

مقدمه

توالی‌یابی نسل جدید (Next-Generation Sequencing یا NGS) یک فناوری تحول‌آفرین است که امکان توالی‌یابی سریع و مقرون‌به‌صرفه DNA و RNA را فراهم می‌کند. برخلاف روش سنتی Sanger که تنها یک قطعه DNA را در هر بار توالی‌یابی می‌کند، NGS می‌تواند میلیون‌ها قطعه را به طور همزمان بررسی کند، که این امر آن را به ابزاری کلیدی در پزشکی و تحقیقات تبدیل کرده است. این فناوری از زمان معرفی در اواسط دهه 2000، با کاهش هزینه‌ها و افزایش سرعت، به طور گسترده‌ای در تشخیص بیماری‌ها، پیش‌آگهی، درمان‌های شخصی‌سازی‌شده و تحقیقات ژنومیک مورد استفاده قرار گرفته است.

در این مقاله، به بررسی کاربردهای NGS در تشخیص، پیش‌آگهی و درمان بیماری‌ها، نقش آن در تحقیقات، جریان کاری در آزمایشگاه‌های بالینی، چالش‌ها و محدودیت‌ها، چشم‌اندازهای آینده و کاربردهای خاص آن در ایران خواهیم پرداخت. هدف ما از ارائه این مقاله این است که اطلاعات جامعی برای پزشکان، متخصصان و آزمایشگاهیان ارائه شود تا درک بهتری از این فناوری و پتانسیل آن در عمل بالینی و تحقیقات داشته باشند.

توالی‌یابی نسل جدید چیست؟

NGS یا توالی یابی نسل بعدی، همچنین به عنوان توالی یابی با توان بالا (High-throughput sequencing) شناخته می شود، یک فناوری پیشرفته است که در زمینه ژنومیک برای توالی یابی سریع مولکول های DNA و RNA استفاده می‌شود. این روش، جمع آوری و تجزیه و تحلیل اطلاعات ژنتیکی را متحول کرده است. تکنیک‌های NGS محققان را قادر می‌سازد تا مقادیر زیادی از مواد ژنتیکی را به صورت موازی توالی‌یابی کنند و در مقایسه با توالی‌یابی سنتی Sanger، آن را سریع‌تر و مقرون‌ به‌ صرفه‌تر کند. NGS با تکه‌تکه کردن DNA یا RNA، افزودن آداپتورها و تقویت آن‌ها عمل می‌کند. سپس این قطعات به طور موازی توالی‌یابی شده و داده‌ها با استفاده از ابزارهای بیوانفورماتیک برای بازسازی توالی اصلی مونتاژ می‌شوند. مزایای اصلی NGS شامل توان بالا، هزینه کمتر به ازای هر باز، حساسیت بالا در تشخیص واریانت‌های نادر و انعطاف‌پذیری در انواع مختلف توالی‌یابی (مانند کل ژنوم، اگزوم، ترانسکریپتوم و توالی‌یابی هدفمند) است.

کاربردهای NGS

توالی‌یابی نسل جدید در طیف گسترده‌ای از علوم، از پزشکی گرفته تا کشاورزی، کاربرد دارد. در جدول زیر مهم‌ترین کاربردهای آن بررسی شده است:

این کاربردها نشان‌دهنده گستردگی استفاده از NGS هستند. به‌عنوان نمونه، مطالعه‌ای از The Lancet نشان داد که استفاده از توالی‌یابی RNA در بیماران سرطانی، نرخ موفقیت درمان را تا 25 درصد افزایش داده است.

کاربردها در تشخیص

NGS در تشخیص بیماری‌های مختلف، از جمله اختلالات ژنتیکی، سرطان‌ها و بیماری‌های عفونی، کاربردهای گسترده‌ای دارد. این فناوری به دلیل توانایی در بررسی چندین ژن یا کل ژنوم به طور همزمان، به ویژه برای بیماری‌هایی با هتروژنی بالا مناسب است.

اختلالات ژنتیکی

NGS امکان شناسایی جهش‌ها در چندین ژن را به طور همزمان فراهم می‌کند، که برای بیماری‌هایی که جهش‌های ژن‌های مختلف می‌توانند فنوتیپ‌های مشابهی ایجاد کنند، بسیار مفید است. برای مثال، در مطالعه‌ای بر روی 17 خانواده هم‌خون ایرانی با dystrophies شبکیه ارثی، توالی‌یابی کل اگزوم (Whole Exome Sequencing یا WES) 17 واریانت ژنومی متمایز را در 11 ژن بیماری‌زا شناسایی کرد، که 5 مورد از آن‌ها جدید بودند. این مطالعه نشان داد که NGS می‌تواند در تشخیص بیماری‌های ژنتیکی پیچیده، به ویژه در جمعیت‌هایی با نرخ بالای ازدواج‌های خویشاوندی، بسیار مؤثر باشد.

انکولوژی

در انکولوژی، NGS برای شناسایی جهش‌های سوماتیک، تغییرات در تعداد کپی (copy number variations) و ادغام ژنی که پیشرفت سرطان را هدایت می‌کنند، استفاده می‌شود. این اطلاعات می‌توانند در انتخاب درمان‌های هدفمند کمک کنند. برای مثال، شناسایی جهش‌های EGFR در سرطان ریه می‌تواند پاسخ به مهارکننده‌های EGFR را پیش‌بینی کند. مطالعه‌ای توسط Tsimberidou و همکاران (2012) نشان داد که در میان 291 بیمار مبتلا به سرطان پیشرفته، بیمارانی که درمان مبتنی بر پروفایل ژنومی دریافت کردند، نرخ پاسخ کلی بالاتر (27 درصد در مقابل 5%)، زمان طولانی‌تر تا شکست درمان (5.2 در مقابل 2.2 ماه) و بقای کلی طولانی‌تر (13.4 در مقابل 9.0 ماه) داشتند.

بیماری‌های عفونی

NGS می‌تواند ژنوم پاتوژن‌ها را توالی‌یابی کند تا گونه، سویه و ژن‌های مقاومت به آنتی‌بیوتیک را شناسایی کند، که در بررسی شیوع بیماری و تصمیم‌گیری‌های درمانی مفید است. در طول پاندمی کوید-19، توالی‌یابی کل ژنوم ویروس SARS-CoV-2 در ایران برای ردیابی واریانت‌ها و اطلاع‌رسانی اقدامات بهداشت عمومی انجام شد. این مطالعه 54 ژنوم ویروس را در پنج موج پاندمی توالی‌یابی کرد و کلادهای مختلف (مانند V، L، G، GH، GR،GRY و GK) را شناسایی کرد، که به برنامه‌ریزی برای کنترل پاندمی و استراتژی‌های واکسیناسیون کمک کرد.

مطالعات موردی

• انکولوژی: مطالعه Tsimberidou و همکاران (2012) نشان داد که NGS می‌تواند نتایج بالینی را در بیماران سرطانی بهبود بخشد. در این مطالعه، بیماران با درمان‌های مبتنی بر NGS نتایج بهتری نسبت به درمان استاندارد داشتند.
• اختلالات ژنتیکی: در مطالعه‌ای در ایران، NGS برای شناسایی جهش‌های جدید در خانواده‌های مبتلا به دیستروفی شبکیه ارثی استفاده شد، که به تشخیص دقیق‌تر و درک بهتر تنوع ژنتیکی در این جمعیت کمک کرد.

کاربردها در پیش‌آگهی و درمان

NGS نقش مهمی در پزشکی شخصی‌سازی‌شده ایفا می‌کند با ارائه پروفایل‌های ژنتیکی دقیق که پیش‌آگهی و استراتژی‌های درمانی را اطلاع‌رسانی می‌کنند.

پزشکی شخصی‌سازی‌شده

در سرطان، NGS می‌تواند پروفایل مولکولی تومور را تعیین کند، که به پیش‌بینی رفتار تومور و پاسخ به درمان کمک می‌کند. برای مثال، وجود جهش‌های خاص می‌تواند نشان‌دهنده پیش‌آگهی بدتر یا مقاومت به داروهای خاص باشد. در مطالعه‌ای، بیماران مبتلا به سرطان ریه که درمان‌های مبتنی بر NGS دریافت کردند، بقای متوسط طولانی‌تری (3.5 در مقابل 2.4 سال) داشتند.

فارماکوژنومیک

NGS برای شناسایی واریانت‌های ژنتیکی که بر متابولیسم و اثربخشی داروها تأثیر می‌گذارند، استفاده می‌شود. این امکان انتخاب و دوزبندی داروهای سفارشی را فراهم می‌کند، که می‌تواند از واکنش‌های نامطلوب دارویی جلوگیری کند و نتایج درمانی را بهبود بخشد. برای مثال، در بیماری فیبروز کیستیک، NGS برای شناسایی جهش‌های خاص در ژن CFTR استفاده شده است که به انتخاب داروی Ivacaftor منجر شده و عملکرد ریوی را بهبود بخشیده است.

کاردیولوژی

NGS در تشخیص و مدیریت بیماری‌های قلبی ارثی، مانند کاردیومیوپاتی‌ها و اختلالات آریتموژنیک، کاربرد دارد. برای مثال، توالی‌یابی کل اگزوم می‌تواند ژن‌های مرتبط با کاردیومیوپاتی هیپرتروفیک (HCM) یا سندرم QT طولانی را شناسایی کند. جدول زیر برخی از بیماری‌های قلبی و بازده تشخیصی NGS را نشان می‌دهد:

این اطلاعات به پزشکان کمک می‌کند تا تشخیص دقیق‌تری ارائه دهند و درمان‌های مناسب‌تری انتخاب کنند.

کاربرد در تحقیقات

NGS یک ابزار قدرتمند در تحقیقات برای کشف ژن، درک مکانیسم‌های بیماری و شناسایی بیومارکرها است.

• کشف ژن: مطالعات ارتباطی کل ژنوم (GWAS) برای یافتن ارتباطات بین واریانت‌های ژنتیکی و بیماری‌ها استفاده می‌شود. برای مثال، پروژه Iranome با توالی‌یابی اگزوم 800 فرد از هشت گروه قومی اصلی در ایران، پایگاه داده‌ای از تنوع ژنتیکی ایجاد کرد که برای تحقیقات و پزشکی شخصی‌سازی‌شده در این جمعیت مفید است.
• ترانسکریپتومیک: توالی‌یابی RNA (RNA-seq) برای آشکار کردن الگوهای بیان ژن، شناسایی ترانسکریپت‌های جدید و بررسی رویدادهای splicing alternative استفاده می‌شود. این روش در مطالعه سرطان و بیماری‌های عفونی کاربرد دارد.
• اپی‌ژنومیک: NGS برای مطالعه متیلاسیون DNA و تغییرات هیستونی استفاده می‌شود، که برای درک تنظیم ژن در سلامت و بیماری مهم است. تکنیک‌هایی مانند whole-genome bisulfite sequencing (WGBS) و ChIP-seq در این زمینه استفاده می‌شوند.
• متاژنومیک: NGS برای شناسایی میکروبیوم‌ها و تنوع ویروسی استفاده می‌شود، مانند توالی‌یابی 16S rRNA برای باکتری‌ها یا shotgun sequencing برای ویروس‌ها.

مراحل انجام توالی‌یابی نسل جدید

NGS شامل چندین مرحله حیاتی است که دقت و موفقیت فرایند به اجرای صحیح آن‌ها وابسته است:

1. جمع‌آوری و آماده‌سازی نمونه: DNA یا RNA از نمونه‌های بیمار (مانند خون، بافت یا بزاق) استخراج می‌شود.
2. آماده‌سازی کتابخانه: نوکلئیک اسید تکه‌تکه شده، آداپتورها اضافه می‌شوند و تقویت انجام می‌شود.
3. توالی‌یابی: کتابخانه بر روی پلتفرم توالی‌یابی (مانند Illumina، PacBio یا Oxford Nanopore) بارگذاری شده و واکنش توالی‌یابی انجام می‌شود.
4. تحلیل داده: داده‌های خام با استفاده از pipelines بیوانفورماتیک برای alignment reads، variant calling و annotation پردازش می‌شوند.
5. تفسیر و گزارش‌دهی: واریانت‌های شناسایی‌شده در چارچوب ارائه بالینی بیمار تفسیر شده و گزارش برای پزشک تولید می‌شود.

هر مرحله نیاز به اقدامات کنترل کیفیت دارد تا دقت و قابلیت اطمینان نتایج تضمین شود. برای مثال، در variant calling، تمایز بین واریانت‌های واقعی و خطاهای توالی‌یابی با استفاده از مدل‌های آماری و پایگاه‌های داده مرجع انجام می‌شود. آزمایشگاه‌ها باید استانداردهای نظارتی مانند CLIA و CAP را رعایت کنند. در ایران، آزمایشگاه‌های ارائه‌دهنده خدمات NGS نیز باید با مقررات محلی سازگار باشند.

تحقیقات نشان داده‌اند که دقت این مراحل در موفقیت نهایی NGS حیاتی است. به‌عنوان نمونه، مطالعه‌ای در مجله Nature نشان داد که استفاده از نرم‌افزارهای پیشرفته تحلیل داده، سرعت و دقت فرایند را تا 30 درصد افزایش داده است. اجرای دقیق این مراحل، تضمین‌کننده استخراج داده‌های ژنتیکی با کیفیت بالا و استفاده مؤثر از نتایج است.

تکنیک‌های اصلی توالی‌یابی نسل جدید

توالی‌یابی نسل جدید از چندین تکنیک کلیدی استفاده می‌کند که هریک کاربردهای خاصی دارند. در جدول زیر به بررسی این تکنیک‌ها پرداخته‌ایم:

این تکنیک‌ها هر یک پاسخگوی نیازهای متفاوت در تحقیقات ژنتیکی و پزشکی هستند و بسته به اهداف تحقیقاتی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

مقایسه توالی‌یابی نسل نوین با تکنیک‌های قدیمی

NGS در مقایسه با تکنیک‌های قدیمی مانند توالی یابی سنگر، تغییرات بنیادی در سرعت، دقت، و هزینه ایجاد کرده است. در حالی که روش‌های قدیمی بیشتر برای پروژه‌های کوچک و توالی‌یابی محدود مناسب بودند، NGS امکان مطالعه کل ژنوم را در مقیاس گسترده فراهم می‌کند.

مقایسه ویژگی‌ها:

روش‌های قدیمی هنوز در برخی موارد خاص استفاده می‌شوند، اما توالی‌یابی نسل جدید با سرعت و دقت بیشتر، انقلاب بزرگی در علوم زیستی ایجاد کرده است. طبق گزارشی از Nature Biotechnology کاربرد NGS در پزشکی به کاهش 40 درصدی زمان تشخیص بیماری‌های نادر منجر شده است.

ابزارها و پلتفرم‌های برتر توالی‌یابی نسل جدید

توالی‌یابی نسل جدید بر اساس دستگاه‌ها و پلتفرم‌های پیشرفته‌ای انجام می‌شود که هرکدام قابلیت‌ها و ویژگی‌های خاصی دارند. این ابزارها نقش کلیدی در تعیین سرعت، دقت، و کاربرد این فناوری دارند. در جدول زیر، برخی از ابزارهای برتر بررسی شده‌اند:

انتخاب پلتفرم مناسب بستگی به اهداف تحقیقاتی دارد. طبق گزارشی از GenomeWeb پلتفرم Illumina بیش از 70 درصد بازار جهانی NGS را به خود اختصاص داده است، در حالی که Oxford Nanopore به دلیل قابلیت حمل و استفاده در شرایط مختلف، در حال افزایش سهم بازار خود است.

نمونه مورد نیاز برای آزمایش NGS یا توالی یابی نسل بعدی:

NGS را می توان برای انواع مختلفی از نمونه ها اعمال کرد که امکان تجزیه و تحلیل ژنتیکی جامع را فراهم می کند. انتخاب نمونه به اهداف خاص آنالیز بستگی دارد. در اینجا برخی از نمونه های رایج مورد استفاده برای آزمایش NGS آورده شده است:

1. خون کامل: نمونه های خون، از جمله خون کامل یا سلول های تک هسته ای خون محیطی (PBMCs)، معمولاً برای تجزیه و تحلیل NGS استفاده می شوند. آنها می توانند برای کاربردهای مختلفی از جمله تشخیص بیماری های ژنتیکی، ژنومیک سرطان و فارماکوژنومیک استفاده شوند.
2. بافت تومور: بیوپسی تومور یا نمونه های بافت برداشته شده برای ژنومیک سرطان برای شناسایی جهش های ژنتیکی، تغییرات تعداد کپی و سایر تغییرات خاص سلول های سرطانی استفاده می شود.
3. لوله فرمالینه حاوی بافت بزاق: نمونه های بزاق را می توان به صورت غیر تهاجمی جمع آوری کرد و اغلب برای آزمایش های ژنتیکی، از جمله تجزیه و تحلیل اجداد، غربالگری ناقل و فارماکوژنومیک استفاده می شود.
4. سواب باکال: مشابه بزاق، سواب باکال برای جمع آوری سلول های گونه برای تجزیه و تحلیل DNA استفاده می شود. آنها معمولاً برای آزمایش ژنتیکی زمانی که جمع آوری خون چالش برانگیز است استفاده می شود.
5. نمونه گیری مایع آمنیوتیک یا پرزهای کوریونی (CVS): این نمونه ها برای آزمایش ژنتیکی قبل از تولد برای ارزیابی سلامت و وضعیت ژنتیکی جنین استفاده می شوند.
6. بافت جفت: نمونه جفت می تواند بینشی در مورد شرایط ژنتیکی موثر بر جنین در دوران بارداری ارائه دهد.
7. رده‌های سلولی: لاین های سلولی ایجاد شده برای اهداف تحقیق و آزمایش استفاده می شود. آنها می توانند دستکاری ژنتیکی شوند و منبع تجدیدپذیری از مواد ژنتیکی را فراهم کنند.
8. رده‌های سلولی بافت جامد: از بافت های جامد مختلف مانند کبد، کلیه و ماهیچه می توان برای تجزیه و تحلیل ژنتیکی استفاده کرد، به ویژه در مواردی که وضعیت ژنتیکی یک عضو خاص مرتبط است.
9. مایع مغزی نخاعی (CSF): نمونه های CSF را می توان در مواردی که مشکوک به اختلالات عصبی است استفاده کرد.
10. مو، ناخن و سایر مواد زیستی: در برخی موارد می توان از نمونه های غیر سنتی مانند مو و ناخن برای تجزیه و تحلیل DNA استفاده کرد.

توجه به این نکته مهم است که کیفیت و کمیت DNA یا RNA در نمونه می تواند بر موفقیت تجزیه و تحلیل NGS تأثیر بگذارد. جمع آوری، ذخیره سازی و جابجایی صحیح نمونه برای به دست آوردن نتایج دقیق و قابل اعتماد بسیار مهم است. علاوه بر این، پلتفرم‌های مختلف NGS ممکن است الزامات خاصی برای مواد ورودی داشته باشند، بنابراین پیروی از دستورالعمل‌های سازنده مهم است. انتخاب نوع نمونه باید با اهداف تحقیقاتی یا بالینی خاص مطابقت داشته باشد و ملاحظاتی مانند سهولت جمع آوری نمونه، راحتی بیمار و نوع آنالیز انجام شده باید در نظر گرفته شود.

آینده توالی‌یابی نسل جدید؛ چه چیزهایی در انتظار ماست؟

آینده توالی‌یابی نسل جدید پر از نوآوری‌های جذاب است. در جدول زیر، پیش‌بینی‌هایی درباره مسیر پیشرفت این فناوری آورده شده است:

طبق پیش‌بینی مجله Science توالی‌یابی نسل جدید تا سال 2030 به ابزاری روزمره در کلینیک‌ها تبدیل خواهد شد و تحول بزرگی در علوم زیستی ایجاد می‌کند. توسعه فناوری و کاهش هزینه‌ها، دسترسی به این تکنیک را جهانی خواهد کرد.

چالش‌ها و محدودیت‌های توالی‌یابی نسل جدید

علی‌رغم مزایای بی‌شمار، توالی‌یابی نسل جدید با چالش‌های زیر مواجه است:

1. هزینه‌های بالا: خرید دستگاه‌ها و مواد مصرفی مرتبط با NGS نیازمند بودجه‌های کلان است.
2. حجم بالای داده‌ها: مدیریت و تحلیل داده‌های ژنتیکی تولیدشده نیازمند زیرساخت‌های رایانشی قوی است.
3. پیچیدگی تکنیکی: اجرای صحیح فرایند NGS نیازمند دانش فنی بالا و نرم‌افزارهای پیشرفته است.
4. مسائل اخلاقی: نگرانی‌های مربوط به حریم خصوصی و استفاده از داده‌ها.
5. تفسیر واریانت: تعیین اهمیت بالینی واریانت‌ها، به ویژه variants of unknown significance (VUS)، دشوار است و نیاز به پایگاه‌های داده جامع و تحقیقات بیشتر دارد.
6. کمبود نیروی متخصص: بسیاری از کشورها با کمبود متخصصین در این حوزه مواجه‌اند.

مطالعات اخیر نشان داده‌اند که کشورهای پیشرفته با کاهش هزینه‌ها و توسعه نرم‌افزارهای کاربرپسند، توانسته‌اند این چالش‌ها را مدیریت کنند. ایران نیز نیازمند رویکرد مشابهی است.

اخلاق در توالی‌یابی نسل جدید؛ مرزهای اخلاقی و قانونی

توالی‌یابی نسل جدید، علاوه بر جنبه‌های علمی، ابعاد اخلاقی و قانونی مهمی دارد. نگرانی‌های اخلاقی عمدتاً در موارد زیر تمرکز دارند:

1. حریم خصوصی داده‌ها: اطلاعات ژنتیکی هر فرد بسیار حساس است و می‌تواند برای اهداف غیرقانونی مورد سوءاستفاده قرار گیرد. دربارهسرقت ژنتیکی بیشتر بخوانید.
2. رضایت آگاهانه: افراد باید کاملاً آگاه باشند که داده‌های ژنتیکی آن‌ها چگونه استفاده می‌شود.
3. تبعیض ژنتیکی: نگرانی از اینکه اطلاعات ژنتیکی برای تبعیض در بیمه، اشتغال، یا خدمات استفاده شود.
4. استفاده نظامی یا غیرقانونی: احتمال سوءاستفاده از داده‌های ژنتیکی در تحقیقات نظامی یا تجاری.

توالی‌یابی نسل جدید در ایران

در ایران، NGS در پروژه‌ها و مطالعات متعددی استفاده شده است:

• پروژه Iranome: این پروژه با توالی‌یابی اگزوم 800 فرد از هشت گروه قومی اصلی در ایران، پایگاه داده‌ای از تنوع ژنتیکی ایجاد کرد که برای تشخیص بیماری‌های ژنتیکی و پزشکی شخصی‌سازی‌شده در این جمعیت مفید است.
• توالی‌یابی SARS-CoV-2: توالی‌یابی کل ژنوم ویروس SARS-CoV-2 در طول پنج موج پاندمی در ایران برای ردیابی واریانت‌ها و اطلاع‌رسانی اقدامات بهداشت عمومی انجام شد.
• تشخیص اختلالات ژنتیکی: مطالعاتی مانند توالی‌یابی کل اگزوم در خانواده‌های هم‌خون ایرانی با دیستروفی شبکیه ارثی، جهش‌های جدیدی را شناسایی کرد که به تشخیص دقیق‌تر کمک کرد.
• تجهیزات پیشرفته: در سال 2022، سازمان بهداشت جهانی شش دستگاه توالی‌یابی پیشرفته را به سه مرکز مرجع در ایران (آزمایشگاه ملی آنفلوآنزا، انستیتو پاستور تهران و مرکز تحقیقات ویروس‌شناسی بیمارستان مسیح دانشوری) تحویل داد تا ظرفیت غربالگری واریانت‌های ژنتیکی را تقویت کند.

این ابتکارات نشان‌دهنده اهمیت رو به رشد NGS در تحقیقات و عمل بالینی در ایران است.

توالی‌یابی نسل جدید در ایران؛ فرصت‌ها و چالش‌ها

توالی‌یابی نسل جدید در ایران هنوز در مراحل ابتدایی توسعه قرار دارد، اما با توجه به پتانسیل بالای این فناوری، فرصت‌ها و کاربردهای متعددی فراهم شده است. در ادامه، مهم‌ترین کاربردها و فرصت‌ها بررسی می‌شود:

• فرصت‌ها:

1. شناسایی جهش‌های ژنتیکی مرتبط با بیماری‌های نادر.
2. طراحی درمان‌های هدفمند برای بیماران خاص.
3. شناسایی واریانت‌های ژنتیکی در جمعیت ایران.
4. بهبود کیفیت محصولات و افزایش مقاومت در برابر بیماری‌ها.
5. شناسایی و ردیابی عوامل بیماری‌زا.

• چالش‌ها:

1. کمبود زیرساخت‌های پیشرفته و دستگاه‌های NGS.
2. هزینه‌های بالا و محدودیت بودجه.
3. کمبود نیروی متخصص در تحلیل داده‌های ژنتیکی.
4. نیاز به آموزش و فرهنگ‌سازی برای استفاده از این فناوری.

طبق مطالعه‌ای در Iranian Journal of Genetics با سرمایه‌گذاری در این حوزه، ایران می‌تواند سهم بیشتری از تحقیقات ژنتیکی جهانی را به خود اختصاص دهد.

چشم‌اندازهای آینده

آینده NGS در پزشکی با پیشرفت‌های مداوم امیدوارکننده است:

• توالی‌یابی تک‌سلولی: امکان مطالعه سلول‌های منفرد را فراهم می‌کند، که بینش‌هایی در مورد هتروژنی سلولی و مکانیسم‌های بیماری ارائه می‌دهد. این فناوری در مطالعه سرطان و بیماری‌های عصبی کاربرد دارد.
• توالی‌یابی با خوانش طولانی: فناوری‌هایی مانند PacBio و Oxford Nanopore می‌توانند fragments طولانی‌تری را توالی‌یابی کنند، که سرهم‌کردن ژنوم‌های پیچیده و تشخیص واریانت های ساختاری را بهبود می‌بخشد.
• ادغام با سایر امیکس: ترکیب ژنومیک با پروتئومیک، متابولومیک و غیره می‌تواند درک جامع‌تری از بیماری‌ها ارائه دهد.
• هوش مصنوعی: استفاده از AI و یادگیری ماشین می‌تواند تحلیل داده، تفسیر واریانت و مدل‌سازی پیش‌بینی را بهبود بخشد، که سرعت و دقت را افزایش می‌دهد.

پیش‌بینی می‌شود که بازار جهانی NGS تا سال 2033 به 85.4 میلیارد دلار برسد، که نشان‌دهنده کاهش هزینه‌ها و افزایش دسترسی است.

نتیجه‌گیری

توالی‌یابی نسل جدید یک فناوری تحول‌آفرین است که تأثیر قابل توجهی بر پزشکی و تحقیقات داشته است. کاربردهای آن در تشخیص، پیش‌آگهی و درمان در حال گسترش است و امکانات جدیدی برای پزشکی شخصی‌سازی‌شده ارائه می‌دهد. در ایران، پروژه‌هایی مانند Iranome و توالی‌یابی SARS-CoV-2 نشان‌دهنده پتانسیل این فناوری هستند. با وجود چالش‌هایی مانند تحلیل داده‌ها و مسائل اخلاقی، پیشرفت‌های مداوم، مانند توالی‌یابی تک‌سلولی و ادغام با هوش مصنوعی، نوید ادغام بیشتر NGS در عمل بالینی را می‌دهند، که بهبود مراقبت و نتایج بیمار را به همراه خواهد داشت.

http://Whole exome sequencing in 17 consanguineous Iranian pedigrees expands the mutational spectrum of inherited retinal dystrophies

http://The Role of Next-Generation Sequencing in Precision Medicine: A Review of Outcomes in Oncology

http://Whole genome sequencing of SARS-CoV2 strains circulating in Iran during five waves of pandemic

http://Next-Generation sequencing transforming clinical practice and precision medicine

http://Application of next generation sequencing in cardiology

http://Application of next generation sequencing in cardiology

http://Next-Generation Sequencing Technology: Current Trends and Advancements

http://Challenges of Bringing Next Generation Sequencing Technologies to Clinical Molecular Diagnostic Laboratories

http://Implementation of next generation sequencing in clinical molecular diagnostic laboratories

http://WHO delivers 6 advanced genomic sequencing machines to 3 reference centres in Islamic Republic of Iran

https://mysmartgene.com/blog/genetics/ngs-history/

https://kavoshbiotech.com/%D8%AA%D9%88%D8%A7%D9%84%DB%8C-%DB%8C%D8%A7%D8%A8%DB%8C-%D9%86%D8%B3%D9%84-%D8%AC%D8%AF%DB%8C%D8%AF-ngs/

https://metaorganon.com/next-generation-sequencing-ngs/

https://saeedlab.com/%D9%81%D9%86%D8%A7%D9%88%D8%B1%DB%8C-ngs-%DA%86%DB%8C%D8%B3%D8%AA-%D9%88-%DA%86%D8%B1%D8%A7-%D8%A2%DB%8C%D9%86%D8%AF%D9%87-%D9%BE%D8%B2%D8%B4%DA%A9%DB%8C-%D8%A8%D8%AF%D9%88%D9%86-%D8%A2%D9%86-%D9%85/