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Definition Was ist das Next Generation Sequencing (NGS)?

Von WinterTho 2 min Lesedauer

Mit dem Next Generation Sequencing ist eine schnelle und effektive DNA-Sequenzierung möglich. Dabei entstehen sehr umfangreiche Datenmengen, die sich durch die Digitalisierung beispielsweise mit Cloud-Diensten einfacher auswerten lassen.

Die NGS-Technologie wird für eine sehr schnelle und effektive DNA-Sequenzierung genutzt.(Bild: scyther5, Getty Images via Canva.com)
Die NGS-Technologie wird für eine sehr schnelle und effektive DNA-Sequenzierung genutzt.
(Bild: scyther5, Getty Images via Canva.com)

Das Next Generation Sequencing ist eine Technologie, die für die DNA-Sequenzierung zum Einsatz kommt. Im Vergleich mit Alternativen ist die Schnelligkeit eines NGS-Sequenzierungsverfahrens ein entscheidender Vorteil. Mit dem Next Generation Sequencing besteht die Möglichkeit, ein vollständiges menschliches Genom im Verlauf eines einzigen Tages zu sequenzieren.

Automatische Sequenzierungsprozesse

Durch das NGS laufen Sequenzierungsprozesse weitgehend automatisch ab. Außerdem gelingt es mit dem Next Generation Sequencing bereits während des Sequenzierungsvorgangs, parallel Resultate zu erhalten. Damit ist das NGS sowohl kostengünstiger als auch schneller.

Unterschiedliche Verfahren für das NGS

Es gibt verschiedene Verfahren, mit denen das Next Generation Sequencing möglich ist. Ob ein bestimmtes NGS-Sequenzierungsverfahren geeignet ist, hängt von der Coverage ab. Dieser Wert legt die Anzahl der notwendigen Reads für die DNA-Sequenzierung fest. Hierbei handelt es sich wiederum um komplementäre Basensequenzen zum DNA-Fragment.

SOLiD-Sequenzierung und Illumina-Sequenzierung für das menschliche Genom

Es gibt zwei bewährte NGS-Sequenzierungsverfahren, die für das menschliche Genom geeignet sind. Denn die SOLiD-Sequenzierung und die Illumina-Sequenzierung erreichen hierfür verlässlich die erforderliche Coverage. Wenn kein menschliches Genom sequenziert wird, bieten die Pyrosequenzierung und die Halbleitersequenzierung als alternative NGS-Verfahren weitere Optionen.

Vier entscheidende Schritte

Für das Next Generation Sequencing sind die folgenden vier Schritte entscheidend:

  • Fragmentation,
  • Adaption,
  • Amplifikation,
  • Datenanalyse.

DNA-Bibliothek für die Sequenzierung

Bei der Fragmentation erzeugt das NGS DNA-Fragmente. Dieser Vorgang ist durch die Zentrifugation oder mit eingesetzten Enzymen möglich. Adapter-Oligonukleotide binden sich daraufhin während der Adaption beim Next Generation Sequencing an die Bruchstücke. Dadurch entsteht sozusagen eine DNA-Bibliothek.

Amplifikation für NGS-Beschleunigung

Mit der Amplifikation bindet das Next Generation Sequencing die DNA-Fragmente an ein festes Reaktionsmedium. Währenddessen bilden sich Cluster mit identischen DNA-Sequenzen. Wegen dieser Aufteilung gelingt es mit dem NGS, in einem kurzen Zeitraum gleichzeitig besonders zahlreiche Sequenzierungen durchzuführen.

Effektivere Datenanalyse mit modernen Cloud-Diensten

Für eine bioinformatische Analyse speichert das Next Generation Sequencing die gesammelten Daten als DNA-Chips. Die Digitalisierung im Bereich der medizinischen Forschung erleichtert eine gemeinsame Datenanalyse mit Cloud-Diensten erheblich. Weil beim NGS hohe Datenmengen entstehen, sind für die Sicherung und die Weiterleitung moderne sowie schnelle Lösungen gefragt.

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