211service.com
Dlaczego przenośne urządzenie DNA może pozyskiwać lepsze dane
Technologie Oxford Nanopore ogłosił niedawno, że posiada dwa produkty zdolne do sekwencjonowania DNA poprzez bezpośrednie odczytywanie zasad chemicznych w cząsteczce DNA, gdy jest ona przewleczona przez nanoskopową dziurę w białku. Do końca roku brytyjska firma rozpocznie sprzedaż prostego, jednorazowego, przenośnego urządzenia do odczytu DNA o wartości 900 USD oraz bardziej wszechstronnego modelu komputera stacjonarnego.
Mini sekwencer: MinION firmy Oxford Nanopore podłącza się do komputera jak pamięć USB. Jednorazowy sekwencer będzie dostępny na rynku w tym roku za mniej niż 900 dolarów.
Jeśli technologia Oxford Nanopore może zrobić to, co twierdzi firma, będzie to totalna zmiana, mówi Jeffery Schloss , dyrektor ds. rozwoju technologii w Narodowy Instytut Badań nad Genomem Człowieka , część Narodowych Instytutów Zdrowia.
Technologia opiera się na fakcie, że zasada DNA lub kombinacja zasad na nici DNA tworzy charakterystyczne zakłócenie w prądzie przechodzącym przez nanopory. Elektrody mierzą zmianę przepływu prądu, gdy cząsteczki DNA przechodzą przez nanopory białkowe; gradient elektryczny kieruje DNA przez pory, podczas gdy kontrolery molekularne przyłączone do molekuł mechanicznie spowalniają je, aby można było zarejestrować ich sygnały elektryczne.
Takie podejście ma dwie ważne zalety.
Po pierwsze, system jest kompaktowy i nie wymaga dostawy drogich odczynników. Oznacza to, że sekwencjonowanie może wyjść poza laboratorium, dzięki czemu jest przydatne w medycynie spersonalizowanej lub w ubogich w zasoby klinikach. Rzeczywiście, jednorazowy sekwencer, który firma zamierza wprowadzić, ma rozmiar pamięci USB.
Po drugie, technologia odczytuje znacznie dłuższe odcinki DNA niż inne metody szybkiego sekwencjonowania, co oznacza, że może lepiej wykrywać ważne warianty strukturalne związane z chorobą. Warianty te występują, gdy cały segment chromosomu jest przesunięty, odwrócony, zduplikowany lub w inny sposób zmieniony. Kiedy DNA jest pocięte na krótsze odcinki, które mają zostać zsekwencjonowane, a następnie złożone z powrotem na komputerze, łatwiej jest przeoczyć lub błędnie zinterpretować takie warianty.
Najlepszym sposobem identyfikacji wariantów jest nadal stosowanie konwencjonalnych metod sekwencjonowania, które są bardzo dokładne, ale także drogie i powolne. Inne szybkie sekwencery wydane w ostatnich latach są szybkie i niedrogie, ale Schloss uważa, że Oxford Nanopore może mieć przewagę, jeśli chodzi o wykrywanie wariantów strukturalnych.
Lepsze informacje strukturalne mogą być przydatne w medycynie spersonalizowanej. Między innymi może zidentyfikować przypadki translokacji, nieprawidłowości chromosomalnej, w której duże odcinki DNA odrywają się od chromosomu, do którego należą i łączą się w innym miejscu. Te mutacje mogą powodować raka i inne choroby.
Przenośne sekwensery nanoporowe firmy mogą być używane w terenie — na przykład do szybkiej identyfikacji lub sekwencjonowania nowego szczepu bakterii. Rzecznik Oxford Nanopore mówi, że przenośne sekwencery mogą być używane do monitorowania leczenia ran w szpitalach lub do pomocy w monitorowaniu na miejscu terenów rolniczych pod kątem bezpieczeństwa żywności.
Na konferencji naukowej w zeszłym tygodniu w Marco Island na Florydzie, Oxford Nanopore poinformował o ciągłym sekwencjonowaniu 100 000-bazowych odcinków DNA w laboratorium – sekwencje około 10 do 100 razy dłużej niż jakakolwiek inna firma czytała. Najnowsze komercyjne maszyny Pacific Biosciences są w stanie zsekwencjonować do 3000 baz na raz, mówi dyrektor ds. zarządzania produktami firmy, Edwin Hauw.
Ale sekwencjonowanie nanoporów może wykraczać poza to. Teoretycznie jedynym ograniczeniem długości, jaką system może sekwencjonować, jest zdolność badaczy do przygotowania z natury delikatnych próbek. Ludzkie chromosomy obejmują około miliona zasad DNA.
Jak dotąd system Oxford Nanopore ma nieprzetworzony współczynnik błędów wynoszący 4%. W krótkim okresie można to poprawić, sekwencjonując wielokrotnie tę samą nić DNA, przeciągając ją w tę i z powrotem przez pory. Firma twierdzi jednak, że w nadchodzących miesiącach wprowadzi ulepszenia w nanoporach i algorytmach związanych z analizą DNA, które również zmniejszą poziom błędów.