Ātrāka DNS sekvencēšana

Jaunākā revolūcija strauji mainīgajā genoma sekvencēšanas jomā ir pie mums — vienas molekulas sekvencēšana. Pagājušajā nedēļā, Helicos Biosciences , genomikas uzņēmums, kas atrodas Kembridžā, MA, publicēja pirmo zinātnisko papīrs lai aprakstītu visa genoma sekvencēšanu, izmantojot šo pieeju. Eksperti saka, ka vienas molekulas sekvencēšana, kas nolasa viena DNS fragmenta secību, galu galā vienkāršos un paātrinās sekvencēšanas procesu, kas savukārt varētu veicināt personalizētās medicīnas attīstību. Būtība ir tāda, ka, ja dienas beigās varat vienkārši ievietot vienu DNS virkni uz platformas un to tieši secināt, tā ir milzīga priekšrocība, saka. Elaine R. Otrdienas , Genoma centra līdzdirektors Vašingtonas Universitātē Sentluisā.

Genoma sekvencēšana: Jaunas tehnoloģijas, kas var sekvencēt atsevišķus DNS fragmentus, varētu ievērojami paātrināt sekvencēšanas procesu.

Pagājušajā mēnesī Helicos laida klajā savu komerciālo tehnoloģiju — pirmo, kas izmantoja atsevišķas molekulas. Citi uzņēmumi jau raugās uz Helicos, solot tuvāko gadu laikā piegādāt ātrākas un lētākas tehnoloģijas. Taču vēl nav skaidrs, kāda būs labākā pieeja vai cik ilgs laiks būs nepieciešams, lai sasniegtu 1000 USD mērķi, kas, domājams, atspoguļo to, cik vidusmēra amerikānis varētu atļauties maksāt par medicīnisko pakalpojumu reizi mūžā. Zinātnieki cer, ka genoma sekvencēšana galu galā kļūs par neatņemamu indivīda medicīnisko ierakstu sastāvdaļu, palīdzot noteikt personas risku iegūt konkrētas slimības, kā arī piemērotāko ārstēšanu.

Pēdējos gados gēnu sekvencēšanas tehnoloģiju izmaksas ir eksponenciāli samazinājušās no 3 miljardiem USD cilvēka genoma projektam līdz mazāk nekā USD 100 000, liecina jaunākie genomikas uzņēmumu paziņojumi. Apgaismot un Lietišķās biozinātnes . Lētas sekvencēšanas pielietojumi ir gandrīz neierobežoti, sākot no labākas izpratnes par ģenētiskajām īpašībām, kas padara mūs par cilvēkiem, līdz palīdzībai organismu izstrādē, kas var ražot lētu degvielu vai labākas zāles.

Pašlaik izmantotajām nākamās paaudzes sekvencēšanas tehnoloģijām, tostarp Illumina, Applied Biosystems un 454 tehnoloģijām, DNS molekula ir jāpastiprina daudzas reizes un pēc tam jālasa vienlaikus, tādējādi atvieglojot fluorescējošu marķieru noteikšanu, kas norāda katras DNS atrašanās vietu. vēstule. Bet vienas molekulas sekvencēšana atbrīvojas no pastiprināšanas posma, ievērojami vienkāršojot procesu. Šī pieeja arī samazina amplifikācijai raksturīgo novirzi — dažas DNS virknes pastiprinās vieglāk nekā citas, kas nozīmē, ka šīs daļas, visticamāk, tiks attēlotas galīgajā secībā.

Pašreizējā rakstā, kas publicēts Zinātne , zinātnieki izmantoja Helicos ierīci, lai secinātu vīrusa M13 genomu. (Aptuveni 7000 bāzu pāru garumā, tā ir aptuveni miljonā daļa no cilvēka genoma lieluma.) Uzņēmuma pieeja sekvencēšanai pēc sintēzes ir līdzīga tai, ko izmanto citas iekārtas — DNS molekulas tiek sasmalcinātas mazākos fragmentos un pievienotas priekšmetstikliņam, kas ir pārpludināts ar fluorescējoši iezīmētām bāzēm vai DNS burtiem. Kamera uztver signālu sēriju, kas rodas, fermentam pievienojot atbilstošu bāzi pievienotajai DNS daļai. Tomēr Helicos ierīce var nolasīt signālu no vienas molekulas, nevis tūkstošiem, kas nepieciešami citām iekārtām.

Neskatoties uz jauno tehnoloģiju, Helicos joprojām ir jāpārvar daži šķēršļi. Šī tehnoloģija vēl nav demonstrējusi skaidras priekšrocības salīdzinājumā ar vismodernākajām pašlaik izmantotajām sekvencēšanas iekārtām. Vienas molekulas sekvencēšanai ir daudz priekšrocību, taču no optikas viedokļa ir ļoti grūti noteikt vienu molekulu DNS gabalā, saka Mardis. Šī iemesla dēļ Helicos mašīna ir daudz dārgāka nekā alternatīvas.

Mēs joprojām esam nedaudz nomākti, saka Džordžs Vainstoks, Vašingtonas Universitātes Genoma sekvencēšanas centra asociētais direktors. Šobrīd es teiktu, ka tā ir mazgāšana laika un izmaksu ziņā. Es teiktu, ka viņiem ir atlikuši pāris gadi, lai to ietekmētu.

Tomēr avanss ir diezgan liels sasniegums, saka Džefs Pils , Genoma tehnoloģiju programmas direktors Nacionālajā cilvēka genoma pētniecības institūtā Betesdā, MD. Ir svarīgi iegūt šos rezultātus recenzētajā literatūrā. Daži zinātnieki ir kritizējuši virkni iespaidīgu, bet nepublicētu secības apgalvojumu, sakot, ka ir pārāk grūti tos novērtēt, ja viņiem nav detalizētas informācijas par metodoloģiju.

Visticamāk, Helicos drīzumā saskarsies ar vēl vienu konkurentu skaitu. Jau notiek tā saukto trešās paaudzes sekvencēšanas tehnoloģiju izstrāde – šo sistēmu mērķis ir reāllaikā sekvencēt vienu DNS molekulu, palielinot ātrumu un samazinot procesā izmantoto ķīmisko vielu daudzumu un izmaksas.

Arī Helicos strauji virzās uz priekšu. Tehnoloģija, ko izmanto Zinātne papīrs jau ir nomainīts uzņēmuma komerciālajā ierīcē, uzlabojot dažus dokumentā aprakstītos defektus, piemēram, grūtības nolasīt noteiktas atkārtotas secības. Saka Timotijs Heriss, Helicos vecākais pētniecības direktors un dokumenta vadošais autors: Lietas mainās ātrāk nekā jūs var tos publicēt.

paslēpties