211service.com
Snabbare DNA-sekvensering
Den senaste revolutionen inom det snabbt rörliga området för genomsekvensering är över oss – sekvensering av en enda molekyl. Förra veckan, Helicos Biosciences , ett genomikföretag baserat i Cambridge, MA, publicerade det första vetenskapliga dokumentet papper att beskriva sekvenseringen av ett helt genom med detta tillvägagångssätt. Experter säger att sekvensering av en molekyl, som läser sekvensen av ett enda DNA-fragment, i slutändan kommer att förenkla och påskynda sekvenseringsprocessen, vilket i sin tur kan möjliggöra utvecklingen av personlig medicin. Summan av kardemumman är att om du i slutet av dagen bara kan lägga en enda DNA-sträng på en plattform och sekvensera den direkt, är det en stor fördel, säger Elaine R. tisdagar , meddirektör för genomcentret vid Washington University i St. Louis.
Genomsekvensering: Ny teknik som kan sekvensera enskilda fragment av DNA kan dramatiskt påskynda sekvenseringsprocessen.
Helicos lanserade sin kommersiella teknologi – den första att använda enstaka molekyler – förra månaden. Andra företag nappar redan i Helicos hälar, med löften att leverera snabbare och billigare teknologier inom de närmaste åren. Men det är ännu inte klart vad det bästa tillvägagångssättet kommer att vara eller hur lång tid det kommer att ta att nå målet på 1 000 $, ett pris som tänks återspegla hur mycket en genomsnittlig amerikan har råd att betala för en sjukvård som är en gång i livet. Forskare hoppas att genomsekvensering i slutändan kommer att bli en integrerad del av en individs journal, vilket hjälper till att fastställa en persons risk att få specifika sjukdomar, såväl som de bäst lämpade behandlingarna.
Under de senaste åren har gensekvenseringsteknologier sjunkit exponentiellt i kostnad från 3 miljarder USD för Human Genome Project till mindre än 100 000 USD, enligt senaste meddelanden från genomikföretag Belysa och Tillämpad biovetenskap . Tillämpningarna av billig sekvensering är nästan obegränsade, från att ge en bättre förståelse för de genetiska egenskaper som gör oss till människor, till att hjälpa till att konstruera organismer som kan producera billiga bränslen eller bättre mediciner.
Nästa generations sekvenseringsteknologier som för närvarande används, inklusive de från Illumina, Applied Biosystems och 454, kräver att DNA-molekylen amplifieras många gånger och sedan avläses samtidigt, vilket gör det lättare att detektera de fluorescerande markörerna som indikerar positionen för varje DNA brev. Men sekvensering av en enda molekyl tar bort amplifieringssteget, vilket avsevärt förenklar processen. Detta tillvägagångssätt minskar också fördomar som är inneboende i amplifiering - vissa strängar av DNA amplifierar lättare än andra, vilket innebär att dessa bitar är mer benägna att representeras i den slutliga sekvensen.
I den aktuella tidningen, publicerad i Vetenskap , använde forskare Helicos enhet för att sekvensera genomet av M13-viruset. (Med en längd på cirka 7 000 baspar är det ungefär en miljondel av det mänskliga genomets storlek.) Företagets tillvägagångssätt för sekvensering genom syntes liknar den som används av andra maskiner – DNA-molekyler hackas i mindre fragment och fästs på ett objektglas, som är översvämmad med fluorescensmärkta baser eller DNA-bokstäver. En kamera fångar serien av signaler som uppstår när ett enzym fäster den lämpliga basen till den bifogade biten av DNA. Helicos-enheten kan dock läsa signalen från en enda molekyl, snarare än de tusentals som behövs för andra maskiner.
Trots sin nya teknologi har Helicos fortfarande några hinder att övervinna. Tekniken har ännu inte visat tydliga fördelar jämfört med de mest sofistikerade sekvenseringsmaskinerna som används för närvarande. Enkelmolekylsekvensering har många fördelar, men det är väldigt svårt ur optisk synvinkel att upptäcka en enda molekyl på en bit DNA, säger Mardis. På grund av detta är Helicos-maskinen mycket dyrare än alternativen.
Vi är fortfarande lite underväldigade, säger George Weinstock, biträdande chef för Genome Sequencing Center vid Washington University. Just nu skulle jag säga att det är en tvätt, vad gäller tid och kostnad. Jag skulle säga att de är ett par år från att ha påverkat.
Ändå är framsteg en ganska stor prestation, säger Jeff Castle , direktör för Genome Technology Program vid National Human Genome Research Institute i Bethesda, MD. Det är viktigt att få dessa resultat i den peer-reviewed litteraturen. Vissa forskare har kritiserat en rad imponerande men opublicerade sekvenseringspåståenden och sagt att det är för svårt att utvärdera dem utan att ha detaljerad information om metoden.
Helicos kommer sannolikt snart att möta ytterligare en rad konkurrenter. Utveckling av så kallade tredje generationens sekvenseringsteknologier pågår redan – dessa system syftar till att sekvensera en enda DNA-molekyl i realtid, öka hastigheten och minska mängden och kostnaderna för kemikalier som används i processen.
Helicos går också snabbt framåt. Tekniken som används i Vetenskap papper har redan bytts ut i företagets kommersiella enhet, vilket förbättrar vissa fel som beskrivs i tidningen, såsom svårigheter att läsa vissa repetitiva sekvenser. Säger Timothy Harris, forskningschef på Helicos och huvudförfattare på tidningen, Saker förändras snabbare än du kan publicera dem.