211service.com
Hvorfor en bærbar DNA-enhed kunne give bedre data
Oxford Nanopore Technologies annoncerede for nylig, at det har to produkter, der er i stand til at sekventere DNA ved at læse de kemiske baser i et DNA-molekyle direkte, da det er trådt gennem et nanoskopisk hul i et protein. Den britiske virksomhed vil begynde at sælge en enkel, engangs, bærbar 900 $ DNA-læseenhed og en mere omfattende desktop-model inden årets udgang.
Mini sequencer: MinION fra Oxford Nanopore sættes i en computer som en USB-memory stick. Engangssequenceren vil være på markedet for under $900 engang i år.
Hvis Oxford Nanopores teknologi kan gøre, hvad virksomheden hævder, vil det være en total game-changer, siger Jeffery Schloss , direktør for teknologiudvikling ved National Human Genome Research Institute , en del af National Institutes of Health.
Teknologien er afhængig af, at en DNA-base, eller en kombination af baser på en DNA-streng, skaber en karakteristisk forstyrrelse i en strøm, når den passerer gennem nanoporen. Elektroder måler ændringen i strømflowet, når DNA-molekyler fødes gennem proteinnanoporer; en elektrisk gradient driver DNA'et gennem poren, mens molekylære kontroller, der er knyttet til molekylerne, mekanisk bremser dem, så deres elektriske signaler kan registreres.
Denne tilgang har to vigtige fordele.
For det første er systemet kompakt og kræver ikke en forsyning af dyre reagenser. Det betyder, at sekventering kan komme ud af laboratoriet, hvilket gør det nyttigt til personlig medicin eller til brug i ressourcesvage klinikker. Faktisk er den engangssequencer, som virksomheden er ved at introducere, på størrelse med en USB-memory stick.
For det andet læser teknologien meget længere DNA-strækninger end andre hurtige sekventeringstilgange, hvilket betyder, at den har potentialet til at blive bedre til at spotte vigtige strukturelle varianter relateret til sygdom. Disse varianter opstår, når et helt segment af kromosomet flyttes, inverteres, duplikeres eller på anden måde ændres. Når DNA er hakket i kortere strækninger for at blive sekventeret og derefter sat sammen igen på en computer, er det lettere at gå glip af eller fejlfortolke sådanne varianter.
Den bedste måde at identificere varianter på er stadig at bruge konventionelle sekventeringsmetoder, som er meget nøjagtige, men også dyre og langsomme. Andre hurtige sequencere, der er udgivet i de senere år, er hurtige og billige, men Schloss mener, at Oxford Nanopores kan have en fordel, når det kommer til at spotte strukturelle varianter.
Bedre strukturel information kunne være nyttig til personlig medicin. Det kunne blandt andet identificere tilfælde af translokation, en kromosomal abnormitet, hvor store DNA-strækninger bryder væk fra kromosomet, hvor de hører hjemme, og sætter sig fast et andet sted. Disse mutationer kan forårsage kræft og andre sygdomme.
Virksomhedens bærbare nanopore-sequencers kunne bruges i marken - for eksempel til hurtigt at identificere eller sekventere en ny bakteriestamme. En talsmand for Oxford Nanopore siger, at de bærbare sequencere kan bruges til at overvåge sårpleje på hospitaler eller til at hjælpe med overvågning på stedet af landbrugsområder for fødevaresikkerhed.
På en forskningskonference i sidste uge i Marco Island, Florida, rapporterede Oxford Nanopore om kontinuerligt at sekventere 100.000-base-strækninger af DNA i laboratoriet - sekvenser omkring 10 til 100 gange længere end nogen anden virksomhed har læst. Pacific Biosciences' nyeste kommercielle maskiner er i stand til at sekventere op til 3.000 baser på én gang, siger virksomhedens direktør for produktstyring, Edwin Hauw.
Men nanopore-sekventering kunne gå langt ud over dette. I teorien er den eneste grænse for længden, systemet kan sekvensere, forskernes evne til at forberede de iboende skrøbelige prøver. Menneskelige kromosomer omfatter en million eller deromkring DNA-baser.
Oxford Nanopore-systemet har indtil videre en rå fejlrate på 4 procent. På kort sigt kan dette forbedres ved at sekventere den samme DNA-streng flere gange og føre den frem og tilbage gennem poren. Virksomheden siger dog, at den i løbet af de kommende måneder vil lave forbedringer af nanoporen og algoritmerne forbundet med DNA-analysen, der også vil reducere fejlprocenten.