211service.com
Szybsze sekwencjonowanie DNA
Najnowsza rewolucja w szybko zmieniającej się dziedzinie sekwencjonowania genomu dotyczy nas – sekwencjonowania pojedynczych cząsteczek. Zeszły tydzień, Helicos Biosciences , firma zajmująca się genomiką z siedzibą w Cambridge, MA, opublikowała pierwszą naukową papier opisać sekwencjonowanie całego genomu przy użyciu tego podejścia. Eksperci twierdzą, że sekwencjonowanie jednocząsteczkowe, które odczytuje sekwencję pojedynczego fragmentu DNA, ostatecznie uprości i przyspieszy proces sekwencjonowania, co z kolei może umożliwić rozwój medycyny spersonalizowanej. Najważniejsze jest to, że jeśli pod koniec dnia możesz po prostu umieścić pojedynczą nić DNA na platformie i bezpośrednio ją zsekwencjonować, jest to ogromna zaleta, mówi Elaine R. Wtorki , współdyrektor centrum genomu na Uniwersytecie Waszyngtońskim w St. Louis.
Sekwencjonowanie genomu: Nowe technologie, które mogą sekwencjonować pojedyncze fragmenty DNA, mogą radykalnie przyspieszyć proces sekwencjonowania.
Helicos wprowadził swoją komercyjną technologię – pierwszą, w której zastosowano pojedyncze cząsteczki – w zeszłym miesiącu. Inne firmy już depczą po piętach Helicos, obiecując dostarczać szybsze i tańsze technologie w ciągu najbliższych kilku lat. Ale nie jest jeszcze jasne, jakie będzie najlepsze podejście ani ile czasu zajmie osiągnięcie celu 1000 USD, ceny, która ma odzwierciedlać, ile przeciętny Amerykanin może sobie pozwolić na opłacenie jednorazowej usługi medycznej. Naukowcy mają nadzieję, że sekwencjonowanie genomu ostatecznie stanie się integralną częścią dokumentacji medycznej danej osoby, pomagając określić ryzyko zachorowania na określone choroby, a także najlepiej dopasowane terapie.
W ciągu ostatnich kilku lat koszty technologii sekwencjonowania genów spadły wykładniczo z 3 miliardów dolarów na Human Genome Project do mniej niż 100 000 dolarów, zgodnie z ostatnimi zapowiedziami firm zajmujących się genomiką Oświetlać oraz Stosowane bionauki . Zastosowania taniego sekwencjonowania są prawie nieograniczone, od lepszego zrozumienia cech genetycznych, które czynią nas ludźmi, po pomoc w konstruowaniu organizmów, które mogą produkować tanie paliwa lub lepsze leki.
Stosowane obecnie technologie sekwencjonowania nowej generacji, w tym te firmy Illumina, Applied Biosystems i 454, wymagają wielokrotnego amplifikowania cząsteczki DNA, a następnie jednoczesnego odczytu, co ułatwia wykrywanie markerów fluorescencyjnych, które wskazują położenie każdego DNA list. Ale sekwencjonowanie pojedynczych cząsteczek eliminuje etap amplifikacji, znacznie upraszczając proces. Podejście to zmniejsza również błąd tkwiący w amplifikacji – niektóre łańcuchy DNA amplifikują się łatwiej niż inne, co oznacza, że te fragmenty mają większe szanse na reprezentację w końcowej sekwencji.
W bieżącym artykule, opublikowanym w Nauka naukowcy wykorzystali urządzenie Helicos do sekwencjonowania genomu wirusa M13. (Przy długości około 7000 par zasad to około milionowej wielkości ludzkiego genomu.) Podejście firmy do sekwencjonowania przez syntezę jest podobne do tego stosowanego przez inne maszyny – cząsteczki DNA są cięte na mniejsze fragmenty i przyczepiane do szkiełka, który jest zalany fluorescencyjnie znakowanymi zasadami lub literami DNA. Kamera rejestruje serię sygnałów, które powstają, gdy enzym przyłącza odpowiednią zasadę do dołączonego fragmentu DNA. Urządzenie Helicos może jednak odczytać sygnał z pojedynczej cząsteczki, a nie z tysięcy potrzebnych innym maszynom.
Pomimo nowatorskiej technologii, Helicos wciąż ma do pokonania pewne przeszkody. Technologia nie wykazała jeszcze wyraźnych przewag nad najbardziej wyrafinowanymi obecnie używanymi maszynami do sekwencjonowania. Sekwencjonowanie pojedynczych cząsteczek ma wiele zalet, ale z punktu widzenia optyki bardzo trudno jest wykryć pojedynczą cząsteczkę na kawałku DNA, mówi Mardis. Z tego powodu maszyna Helicos jest znacznie droższa niż alternatywy.
Wciąż jesteśmy trochę rozczarowani, mówi George Weinstock, zastępca dyrektora Centrum Sekwencjonowania Genomu na Uniwersytecie Waszyngtońskim. W tej chwili powiedziałbym, że to pranie, pod względem czasu i kosztów. Powiedziałbym, że brakuje im kilku lat od wywarcia wpływu.
Mimo to postęp jest całkiem dużym osiągnięciem, mówi Jeff Castle , dyrektor Programu Technologii Genomu w National Human Genome Research Institute w Bethesda, MD. Ważne jest, aby uzyskać te wyniki w recenzowanej literaturze. Niektórzy naukowcy skrytykowali serię imponujących, ale nieopublikowanych twierdzeń dotyczących sekwencjonowania, twierdząc, że ocena ich bez szczegółowych informacji na temat metodologii jest zbyt trudna.
Helicos prawdopodobnie wkrótce zmierzy się z kolejną masą konkurentów. Trwają już prace nad tak zwanymi technologiami sekwencjonowania trzeciej generacji – systemy te mają na celu sekwencjonowanie pojedynczej cząsteczki DNA w czasie rzeczywistym, zwiększając szybkość oraz zmniejszając ilość i koszt chemikaliów wykorzystywanych w procesie.
Helicos również szybko się rozwija. Technologia zastosowana w Nauka papier został już zastąpiony w komercyjnym urządzeniu firmy, poprawiając niektóre opisane w nim błędy, takie jak trudności z odczytaniem pewnych powtarzających się sekwencji. Mówi Timothy Harris, starszy dyrektor ds. badań w Helicos i główny autor artykułu, Rzeczy zmieniają się szybciej niż ty może je opublikować.