تعیین ترتیب واحدهای سازنده DNA یا نوکلئوتیدها (nucleotides) در کد ژنتیکی یک فرد، که توالی‌یابی DNA یا (DNA sequencing) نامیده می‌شود، مطالعه ژنتیک را پیشرفت داده و یکی از تکنیک‌های مورد استفاده برای آزمایش اختلالات ژنتیکی است.
دو روش، توالی‌یابی کل اگزوم (Whole Exome Sequencing – WES) و توالی‌یابی کل ژنوم (Whole Genome Sequencing)، به طور فزاینده‌ای در مراقبت‌های بهداشتی و تحقیقات برای شناسایی تغییرات ژنتیکی مورد استفاده قرار می‌گیرند. هر دو روش به فناوری‌های جدیدی متکی هستند که امکان توالی‌یابی سریع مقادیر زیادی DNA را فراهم می‌کنند. این رویکردها به عنوان توالی‌یابی نسل بعدی (Next Generation Sequencing – NGS) شناخته می‌شوند.
فناوری اولیه‌ی تعیین توالی، که تعیین توالی سنگر (Sanger sequencing) نامیده می‌شود، پیشرفتی بود که به دانشمندان در تعیین کد ژنتیکی انسان کمک کرد، اما این روش زمان‌بر و پرهزینه است. امروزه روش سنگر برای سریع‌تر شدن، خودکار شده است و امروزه هنوز در آزمایشگاه‌ها برای تعیین توالی قطعات کوتاه DNA استفاده می‌شود، اما تعیین توالی تمام DNA یک فرد (که به عنوان ژنوم فرد شناخته می‌شود) با این روش سال‌ها طول می‌کشد. تعیین توالی نسل بعدی، این فرآیند را سرعت بخشیده و در عین حال هزینه را کاهش داده است. با استفاده از تکنیک های تعیین توالی نسل بعدی توالی‌یابی ژنوم انسان تنها چند روز تا چند هفته طول می‌کشد.
با توالی‌یابی نسل بعدی، اکنون می‌توان مقادیر زیادی از DNA را توالی‌یابی کرد، به عنوان مثال تمام قطعات DNA یک فرد که دستورالعمل‌هایی برای ساخت پروتئین‌ها ارائه می‌دهند. تصور می‌شود این قطعات که اگزون نامیده می‌شوند، ۱ درصد از ژنوم یک فرد را تشکیل می‌دهند. روی هم رفته، تمام اگزون‌های یک ژنوم به عنوان اگزوم (Exome) شناخته می‌شوند و روش توالی‌یابی آنها به عنوان توالی‌یابی کل اگزوم (Whole Exome Sequencing – WES) شناخته می‌شود. این روش امکان شناسایی تغییرات در ناحیه کدکننده پروتئین همه ژن ها را فراهم می‌کند، نه فقط در چند ژن منتخب. از آنجا که بیشتر جهش‌های شناخته شده‌ای که باعث بیماری می‌شوند در اگزون‌ها رخ می‌دهند، تصور می‌شود که توالی‌یابی کل اگزوم روشی کارآمد برای شناسایی جهش‌های احتمالی ایجادکننده بیماری باشد.
با این حال، محققان دریافته‌اند که تغییرات DNA در خارج از اگزون‌ها می‌تواند بر فعالیت ژن و تولید پروتئین تأثیر بگذارد و منجر به اختلالات ژنتیکی شود. این تغییرات توسط توالی‌یابی کل اگزوم از قلم می افتد. روش دیگری به نام توالی‌یابی کل ژنوم (Whole Genome Sequencing)، ، ترتیب تمام نوکلئوتیدهای موجود در DNA یک فرد را تعیین می‌کند و می‌تواند تغییرات در هر بخشی از ژنوم را تعیین کند.
اگرچه می‌توان تغییرات ژنتیکی بسیار بیشتری را با توالی‌یابی کل اگزوم و کل ژنوم نسبت به توالی‌یابی ژن‌های انتخابی شناسایی کرد، اما اهمیت بسیاری از این اطلاعات ناشناخته است. از آنجا که همه تغییرات ژنتیکی بر سلامت تأثیر نمی‌گذارند ، دشوار است که بدانیم آیا واریانت های شناسایی‌شده در بیماری مورد نظر دخیل هستند یا خیر. گاهی اوقات، یک واریانت شناسایی‌شده با یک اختلال ژنتیکی متفاوت مرتبط است که هنوز تشخیص داده نشده است (این موارد، یافته‌های تصادفی یا ثانویه نامیده می‌شوند.)
علاوه بر کاربرد در بالین، توالی‌یابی کل اگزوم و کل ژنوم روش‌های ارزشمندی برای محققان هستند. مطالعه‌ی مداوم توالی‌های اگزوم و ژنوم می‌تواند به تعیین اینکه آیا تغییرات ژنتیکی جدید با شرایط سلامتی مرتبط هستند یا خیر، کمک کند و این امر به تشخیص بیماری در آینده کمک کننده می باشند.
منبع:
https://medlineplus.gov/genetics/understanding/testing/sequencing/
