211service.com
Hurtigere DNA-sekventering
Den seneste revolution inden for det hastigt bevægende område for genomsekventering er over os – enkeltmolekyle-sekventering. Sidste uge, Helicos Biosciences , et genomikfirma baseret i Cambridge, MA, udgav den første videnskabelige publikation papir at beskrive sekventeringen af et helt genom ved hjælp af denne tilgang. Eksperter siger, at enkeltmolekyle-sekventering, som aflæser sekvensen af et enkelt fragment af DNA, i sidste ende vil forenkle og fremskynde sekventeringsprocessen, hvilket igen kan muliggøre fremskridt for personlig medicin. Den nederste linje er, at hvis du i slutningen af dagen bare kan lægge en enkelt DNA-streng på en platform og sekventere den direkte, er det en kæmpe fordel, siger Elaine R. tirsdage , meddirektør for genomcentret ved Washington University i St. Louis.
Genom sekventering: Nye teknologier, der kan sekventere enkelte fragmenter af DNA, kan dramatisk fremskynde sekventeringsprocessen.
Helicos lancerede sin kommercielle teknologi - den første til at bruge enkelte molekyler - i sidste måned. Andre virksomheder nipper allerede i hælene på Helicos med løfter om at levere hurtigere og billigere teknologier inden for de næste par år. Men det er endnu ikke klart, hvad den bedste tilgang vil være, eller hvor lang tid det vil tage at nå målet på $1.000, en pris, der menes at afspejle, hvor meget den gennemsnitlige amerikaner har råd til at betale for en medicinsk service, der en gang i livet. Forskere håber, at genomsekventering i sidste ende vil blive en integreret del af et individs journal, der hjælper med at bestemme en persons risiko for at pådrage sig specifikke sygdomme, såvel som de bedst egnede behandlinger.
I de sidste par år er gensekventeringsteknologier faldet eksponentielt i omkostninger fra $3 milliarder for Human Genome Project til mindre end $100.000, ifølge nylige meddelelser fra genomics-virksomheder Belyse og Anvendt biovidenskab . Anvendelserne af billig sekventering er næsten ubegrænsede, fra at give en bedre forståelse af de genetiske egenskaber, der gør os til mennesker, til at hjælpe med at konstruere organismer, der kan producere billigt brændstof eller bedre medicin.
Den næste generation af sekventeringsteknologier, der i øjeblikket er i brug, inklusive dem fra Illumina, Applied Biosystems og 454, kræver, at DNA-molekylet amplificeres mange gange og derefter læses samtidigt, hvilket gør det lettere at detektere de fluorescerende markører, der angiver positionen af hvert DNA brev. Men enkelt molekyle sekventering slipper af med amplifikationstrinnet, hvilket i høj grad forenkler processen. Denne tilgang reducerer også bias, der er iboende i amplifikation - nogle strenge af DNA amplificerer lettere end andre, hvilket betyder, at disse stykker er mere tilbøjelige til at være repræsenteret i den endelige sekvens.
I det aktuelle papir, udgivet i Videnskab , brugte videnskabsmænd Helicos' enhed til at sekventere genomet af M13-virussen. (Med en længde på cirka 7.000 basepar er det omkring en milliontedel af størrelsen af det menneskelige genom.) Virksomhedens sekventering-ved-syntese-tilgang ligner den, der bruges af andre maskiner – DNA-molekyler hugges i mindre fragmenter og fastgøres til et objektglas, som er oversvømmet med fluorescensmærkede baser eller DNA-bogstaver. Et kamera fanger den række af signaler, der opstår, når et enzym binder den passende base til det vedhæftede stykke DNA. Helicos-enheden kan dog læse signalet fra et enkelt molekyle i stedet for de tusinder, der er nødvendige for andre maskiner.
På trods af sin nye teknologi har Helicos stadig nogle forhindringer at overvinde. Teknologien har endnu ikke vist klare fordele i forhold til de mest sofistikerede sekventeringsmaskiner, der er i brug i øjeblikket. Enkeltmolekyle-sekventering har mange fordele, men det er meget svært fra et optisk synspunkt at opdage et enkelt molekyle på et stykke DNA, siger Mardis. På grund af dette er Helicos maskinen meget dyrere end alternativerne.
Vi er stadig lidt overvældet, siger George Weinstock, associeret direktør for Genome Sequencing Center ved Washington University. Lige nu vil jeg sige, at det er en vask, hvad angår tid og omkostninger. Jeg vil sige, at de er et par år fra at have indflydelse.
Alligevel er fremgangen en ret stor bedrift, siger Jeff Castle , direktør for Genome Technology Program ved National Human Genome Research Institute i Bethesda, MD. Det er vigtigt at få disse resultater i den peer-reviewede litteratur. Nogle videnskabsmænd har kritiseret en række imponerende, men upublicerede sekventeringspåstande og siger, at det er for svært at evaluere dem uden at have detaljerede oplysninger om metoden.
Helicos står sandsynligvis snart over for endnu en række konkurrenter. Udvikling af såkaldte tredje generations sekventeringsteknologier er allerede i gang – disse systemer sigter mod at sekventere et enkelt DNA-molekyle i realtid, hvilket øger hastigheden og reducerer mængden og omkostningerne ved kemikalier, der bruges i processen.
Helicos bevæger sig også hurtigt fremad. Den teknologi, der anvendes i Videnskab papir er allerede blevet udskiftet i virksomhedens kommercielle enhed, hvilket forbedrer nogle fejl, der er beskrevet i papiret, såsom vanskeligheder med at læse visse gentagne sekvenser. Siger Timothy Harris, senior forskningsdirektør hos Helicos og hovedforfatter på papiret: Tingene ændrer sig hurtigere end dig kan udgive dem.