Sequenzierungs

Sequenzierung bezeichnet in Biologie und Informatik den Prozess, die Reihenfolge von Bausteinen in einem Molekül oder Datensatz zu bestimmen. In der Biologie richtet sich der Fokus überwiegend auf DNA- oder RNA-Sequenzen – also die Abfolge von Nukleotiden. Die gewonnenen Sequenzdaten dienen dem Verständnis von Genen, Genomstruktur, Regulierung und genetischer Variation.

Historisch begann die Sequenzierung mit der Sanger-Sequenzierung (Kettenabbruch-Verfahren). Mit der Entwicklung der Next-Generation Sequencing (NGS) wurde die parallele Auswertung großer Fragmentmengen möglich, wodurch Kosten pro Basis deutlich sanken. Gegenwärtig dominieren NGS-Plattformen wie Illumina (Sequencing by Synthesis) sowie Langlese-Technologien wie PacBio SMRT und Oxford Nanopore, die Langreads liefern und epigenetische Modifikationen direkt erfassen können.

Anwendungen umfassen genomische Sequenzierung, Transkriptom-Analysen (RNA-Seq), Metagenomik, epigenetische Analysen sowie klinische Diagnostik und personalisierte Medizin. In der Forschung werden Sequenzdaten genutzt, um Gene zu lokalisieren, Varianten zu identifizieren und evolutionäre Beziehungen abzuleiten.

Typische Arbeitsabläufe beinhalten Probenaufbereitung, Bibliotheksvorbereitung, Sequenzierung, Qualitätskontrolle, Datenverarbeitung (Reads ausrichten oder de-novo assemblieren) und Interpretation der Ergebnisse. Typische Ausgabedateien sind FASTQ (rohe Reads), BAM/CRAM (abgeleitete Alignments) und VCF (Variant Call Format).

Herausforderungen umfassen Kosten, Rechenressourcen, Datenmanagement, Genauigkeit bei langen oder repetitiven Regionen sowie ethische und Datenschutz-Aspekte bei menschlichen Proben. Die Entwicklung der Sequenzierungstechnologien setzt fort, Datenmengen schneller und präziser zu verarbeiten.