توالی یابی نسل جدید(NGS) و تحلیل داده‌های NGS برای مبتدی‌ها

تحلیل داده‌های NGS یا توالی‌یابی نسل جدید، یکی از مهم‌ترین مهارت‌هایی است که هر زیست‌شناس امروزی باید کسب کند. مطالعات مبتنی بر تکنیک NGS نه‌تنها امکان بررسی ژنوم و ترانسکریپتوم در مقیاس وسیع را فراهم می‌کند، بلکه پایه‌ی بسیاری از مطالعات سرطان، ژنتیک انسانی، پزشکی شخصی‌سازی‌شده و بیوانفورماتیک مدرن به‌حساب می‌آید.

در این مقاله، از صفر با مراحل تحلیل NGS آشنا می‌شوید و یاد می‌گیرید برای شروع چه ابزارهایی لازم دارید، چطور داده‌ها را تفسیر کنید و چطور مسیر یادگیری خود را پایه گذاری کنید.

NGS چیست و چه کاربردهایی دارد؟

توالی‌یابی نسل جدید (NGS = Next Generation Sequencing) فناوری‌ای است که به ما اجازه می‌دهد میلیون‌ها قطعه DNA یا RNA را به‌صورت موازی بخوانیم. این یعنی می‌توانیم در مدت زمان کوتاه، حجم بزرگی از اطلاعات ژنتیکی یا ترانسکریپتومی را تحلیل کنیم.

کاربردهای رایج NGS:

• شناسایی جهش‌های ژنتیکی (در سرطان، بیماری‌های ارثی و…)

• بررسی بیان ژن‌ها (RNA-seq)

• مطالعه تنوع ژنتیکی در جمعیت‌ها

• تشخیص میکروارگانیسم‌ها (Metagenomics)

مراحل کلی تحلیل داده‌های NGS

هر پروژه NGS، مراحل مشخصی دارد که به ترتیب زیر انجام می‌شوند:

مرحله ۱: QC و تمیز کردن داده‌ها (Quality Control)

در این مرحله با ابزارهایی مثل FastQC کیفیت داده‌های خام (FASTQ) بررسی می‌شود و سپس با Trimmomatic یا Cutadapt نویزها و آرتیفکت‌ها حذف می‌شوند.

مرحله ۲: مپ کردن (Mapping/Alignment)

داده‌ها روی یک ژنوم مرجع مپ می‌شوند، مثلاً با استفاده از BWA یا HISAT2. نتیجه این مرحله فایل به فرمت BAM است که نشان می‌دهد هر توالی در کجای ژنوم قرار گرفته است.

مرحله ۳: تحلیل نهایی

بسته به نوع پروژه:

• برای RNA-seq: استفاده از featureCounts، DESeq2 یا edgeR

• برای فراخوانی واریانت‌‌ها: استفاده از GATK، Samtools، bcftools

ابزارها و نرم‌افزارهای پرکاربرد در NGS

• FastQC – بررسی کیفیت داده خام
• Trimmomatic – حذف آداپتور و تمیزکاری
• BWA / STAR / HISAT2 – مپ کردن توالی‌ها
• GATK / Samtools / bcftools – شناسایی جهش‌ها
• DESeq2 / edgeR – آنالیز بیان ژن

این ابزارها روی محیط لینوکس و به صورت Command Line Based و نیز به کمک پلتفرم‌های رابط گرافیکی مثل  Galaxy اجرا می‌شوند.

مسیر یادگیری توصیه‌شده برای مبتدی‌ها

1. آشنایی با اصول NGS و فرمت فایل‌ها (FASTQ، BAM، VCF)

2. یادگیری لینوکس مقدماتی

3. تحلیل پروژه با Galaxy (محیط گرافیکی آنلاین)

4. یادگیری اسکریپت‌نویسی با Bash یا Python

5. ورود به آنالیزهای پیشرفته (DESeq2، Mutect2 و …)

 اگر دنبال آموزش گام‌به‌گام هستید، دوره NGS ما در زیستا بیوتک بر اساس همین مسیر طراحی شده است.

سوالات متداول

آیا برای شروع تحلیل NGS نیاز به برنامه‌نویسی هست؟

در مراحل اولیه خیر، اما اگر بخواهید حرفه‌ای‌تر شوید، یادگیری لینوکس، Bash و R یا Python بسیار مفید خواهد بود.

داده‌های NGS را از کجا تهیه کنیم؟

پروژه‌هایی مثل TCGA، ENA، GEO منابع رایگان داده هستند که می‌توانید برای تمرین یا تحقیق از آن‌ها استفاده کنید.

مشاهده دوره آموزشی

اگر می‌خواهید NGS را به‌صورت عملی یاد بگیرید و بتوانید تحلیل واقعی انجام دهید، دوره جامع ما در زیستا بیوتک را از دست ندهید.

مشاهده دوره جامع آنالیز داده‌های NGS زیستا بیوتک