211service.com
$30 genomet?
På et tidspunkt, hvor det langvarige mål om et $1.000-genom stadig lige er uden for rækkevidde, lover en Harvard University-fysiker en endnu billigere pris - evnen til at sekventere et menneskeligt genom for kun $30. David Weitz og hans team tilpasser mikrofluidikteknologi, der bruger små dråber, en strategi udviklet i hans laboratorium, til DNA-sekventering. Mens forskerne endnu ikke har sekventeret DNA, har de med succes demonstreret dele af processen og dannet en startup, GnuBio, for at kommercialisere teknologien. Weitz præsenterede resultaterne på Consumer Genomics Conference i Boston i sidste uge.
Dråbe for dråbe: Dråber, der bevæger sig ned i et mikrofluidikkammer, injiceres med reagenser, farvet her i sort.
Weitzs team havde tidligere udviklet en måde at skabe picoliter vanddråber, der fungerer som små reagensglas. Dråberne kan præcist flyttes rundt på en mikrofluidikchip, injiceres med kemikalier og sorteres efter farve. (Teknologien er blevet kommercialiseret af RainDance teknologier , som Weitz var med til at stifte i 2004. Virksomheden markedsfører dråbeteknologien til at amplificere udvalgte områder af DNA.)
Fordi dråberne er så små, kræver de meget mindre mængder af de kemikalier, der bruges i sekventeringsreaktionen, end de nuværende teknologier gør. Disse reagenser udgør de største omkostninger ved sekventering, og de fleste estimater af omkostningerne ved at sekventere et menneskeligt genom med en bestemt teknologi er beregnet ved hjælp af omkostningerne ved kemikalierne. Baseret udelukkende på reagenser, vurderer Weitz, at de vil være i stand til at sekventere et menneskeligt genom 30 gange for 30 dollars. (Fordi sekventering er tilbøjelig til fejl, skal forskeren sekvensere et antal gange for at generere en nøjagtig læsning.)
Omkostningerne ved sekventering er faldet eksponentielt i løbet af de sidste fem år, hvilket muliggør en meget bredere anvendelse af teknologien til at studere menneskers sundhed og sygdomme, landbrug og mikrobiel diversitet. De nuværende omkostninger for at sekventere et menneskeligt genom er blot et par tusinde dollars, selvom virksomheder, der udfører servicen, opkræver $20.000 til $48.000. En række virksomheder ræser om at udvikle endnu billigere teknologier.
I Weitzs tilgang injiceres dråber med korte DNA-strenge af en kendt sekvens, og disse strenge er mærket med en optisk stregkode. Stykker af prøven med en ukendt sekvens injiceres også i dråberne - hvis prøven har en sekvensstrækning, der er komplementær til den kendte streng, vil de to stykker binde, hvilket udløser en farveændring. Gentag dette 1.000 gange med 1.000 forskellige kendte strenge, og du kan generere sekvensen af 1.000 bogstaver af DNA, siger Weitz.
Både den optiske stregkode og farveændringen detekteres ved hjælp af et mikroskop og kamera med automatiseret detekteringssoftware. Weitz siger, at de kan producere og behandle en million dråber i sekundet.
Hidtil har holdet haft ringe finansiering til at udvikle teknologien. Af denne grund har de kun udført nogle trin af processen, såsom hybridiseringsreaktionen beskrevet ovenfor.
GnuBio er i øjeblikket ved at sikre venture-finansiering, ifølge medstifter John Boyce, tidligere leder af forretningsudvikling hos Helicos, et andet Cambridge-baseret sekventeringsfirma. GnuBio-forskere sigter mod at levere en betaversion af teknologien til to kunder senere i år. Det vil ikke være i stand til at sekventere et menneskeligt genom, men kortere sekvenser er stadig af værdi, siger Weitz. Til en pris på 45.000 USD vil instrumentet være væsentligt billigere end andre på markedet.
At omsætte teknologien på forskningsstadiet til et kommercielt produkt vil sandsynligvis være en stor udfordring. George Kirke , en pioner inden for sekventeringsteknologi på Harvard, som tjener i GnuBios videnskabsrådgivningsråd, forudsiger, at de største forhindringer vil være at integrere de forskellige trin i sekventering, såsom prøveforberedelse og skabe god, brugervenlig software. I modsætning til konkurrenten Complete Genomics, der tilbyder sekventering som en service og derfor kan stole på eksperter til at udføre arbejdet, planlægger GnuBio at sælge maskiner.
Jonathan Rothberg, som grundlagde RainDance sammen med Weitz, siger, at virksomheden overvejede at forfølge sekventering, da det startede. Men vi tog en forretningsbeslutning, der var andre ting for os at gøre, siger han.