211service.com
En halvleder-DNA-sekvenser
I december sidste år lancerede Ion Torrent, noget af en opkomling i sekventeringsindustrien, sin nye halvlederbaserede sekventeringsmaskine. Til $50.000 var det en forholdsvis billig enhed designet til at flytte DNA-sekventering fra store, specialiserede centre til standard laboratoriebænken. Nu siger virksomheden, at dens maskine er på vej til at blive den mest populære på et konkurrencepræget marked.
Hastighedssekvens: Ion Torrents halvlederchip (vist her) kan sekvensere prøver af DNA på blot et par timer.
Life Technologies, som købte Ion Torrent for 375 millioner dollars i kontanter og aktier i august sidste år, har det godt med sin indsats. Teknologien har allerede bevist sit værd som et værdifuldt folkesundhedsværktøj. I juni brugte to forskellige grupper Ion Torrent-maskinen til hurtigt at sekventere genomet af en ny stamme af E coli der dræbte mere end 20 mennesker i Europa. Indsatsen hjalp med at identificere mikrobens gener for lægemiddelresistens. Og forskere over hele kloden bruger det til at sekvensere gener involveret i kræft og andre sygdomme med det formål at skabe hurtige tests for at bestemme den bedste medicin til en patient.
Ion Torrent konkurrerer med en række sekventeringsteknologier, der alle kører om at blive den hurtigste og billigste: et skelsættende mål på området er at sekventere et helt menneskeligt genom for $1.000, hvilket ville sætte det på niveau med mange andre rutinemæssige medicinske tests. Men Jonathan Rothberg, Ion Torrents grundlægger, siger, at hans teknologi, som er baseret på halvledere, bliver bedre hurtigere end nogen andens.
De fleste avancerede sekventeringsteknologier er afhængige af fluorescensmærkede molekyler og et mikroskop til at sekventere DNA. I hjertet af Ion Torrents maskine er sekventeringschips, der detekterer DNA-sekvenser elektronisk. Denne tilgang fjerner behovet for dyre lasere og kameraer. Chipsene er lavet i de samme halvlederfabrikater som computermikroprocessorer. Og ligesom med computerchips falder produktionsomkostningerne pr. chip, efterhånden som der produceres større antal. Efterhånden som salget af Ion Torrent-maskinen er steget, er prisen på sekventeringschipsene faldet fra $250 til $99.
Forskere har også forbedret chippens sekventeringskapacitet med tidoblet; hver chip kan generere 100 millioner basepar, op fra 10 millioner basepar, da teknologien først blev lanceret. Rothberg siger, at en tredje generations chip, der er i stand til at sekventere en milliard baser, vil være tilgængelig næste år.
Som et tip af hatten til superledernes magt har Ion Torrent nu sekventeret hele genomet fra Intels medstifter Gordon E. Moore , nu 82. Moore er bedst kendt som skaberen af Moores lov, som hævder, at processorkraften af nye chips ville fordobles cirka hvert andet år. Ion Torrents chip er blevet tidoblet i løbet af seks måneder, et hurtigt fremskridt, som Rothberg tilskriver akkumulerede Moores lov, eller årtiers forskning og milliarder af dollars, der er gået til at lave hurtigere mikroprocessorer.
På dette tidspunkt er Ion Torrents teknologi ikke velegnet til at sekventere hele menneskelige genomer. Moores sekvens krævede omkring 1.000 chips og en samlet pris på omkring $200.000. Andre teknologier har derimod bragt omkostningerne ved et helt genom ned til $5.000 til $20.000, afhængigt af hvordan omkostningerne beregnes.
Ion Torrents teknologi er mest dygtig til at sekventere små genomer, som dem fra mikrober, eller et udvalg af gener, såsom dem, der er blevet forbundet med kræft. Vi er ikke den billigste maskine til et menneskeligt genom, men vi er den billigste, hvis man vil se på 200 gener eller et patogen bag et udbrud, siger Rothberg. Han forudser, at Ion Torrent i 2013 vil have udviklet en chip, der er i stand til at sekventere et helt menneskeligt genom.
Men mange af de mest medicinsk relevante tests, som læger ønsker at køre i dag, omfatter kun titusinder eller hundredvis af gener. Og i disse tilfælde er den største fordel ved den nye teknologi dens hastighed; den kan sekventere en DNA-prøve på et par timer i stedet for den uge eller mere, der kræves af de fleste af de maskiner, der nu er på markedet. For genetisk diagnostik ønsker læger resultater hurtigt. Ion Torrent-maskinen betragtes dog stadig som en forskningsenhed; det er endnu ikke godkendt af U.S. Food and Drug Administration til klinisk brug.
Yemi Adesokan, medstifter af genomics-startupen Pathogenica, bruger Ion Torrents teknologi til at udvikle en test for humant papillomavirus i pap-smear-prøver. I modsætning til eksisterende tests vil Ion Torrent-en være i stand til at detektere infektion med flere virusstammer, som kan kædes sammen med en øget risiko for kræft. Det fungerer rigtig godt, især med hensyn til ekspeditionstid, siger Adesokan.