211service.com
Varför en bärbar DNA-enhet skulle kunna ge bättre data
Oxford Nanopore Technologies meddelade nyligen att de har två produkter som kan sekvensera DNA genom att läsa de kemiska baserna i en DNA-molekyl direkt, eftersom den träs genom ett nanoskopiskt hål i ett protein. Det Storbritannien-baserade företaget kommer att börja sälja en enkel, engångs, portabel DNA-läsenhet för $900 och en mer omfattande skrivbordsmodell, i slutet av året.
Mini sequencer: MinION från Oxford Nanopore ansluts till en dator som ett USB-minne. Engångssequencern kommer att finnas på marknaden för under $900 någon gång i år.
Om Oxford Nanopores teknologi kan göra vad företaget hävdar, kommer det att vara en total gamechanger, säger Jeffery Schloss , chef för teknikutveckling på National Human Genome Research Institute , en del av National Institutes of Health.
Tekniken bygger på det faktum att en DNA-bas, eller en kombination av baser på en DNA-sträng, skapar en karakteristisk störning i en ström när den passerar genom nanoporen. Elektroder mäter förändringen i strömflödet när DNA-molekyler matas genom proteinnanoporer; en elektrisk gradient driver DNA:t genom porerna, medan molekylära kontroller som är fästa vid molekylerna saktar ner dem mekaniskt så att deras elektriska signaler kan registreras.
Detta tillvägagångssätt har två viktiga fördelar.
För det första är systemet kompakt och kräver inga dyra reagenser. Det betyder att sekvensering kan komma ut ur labbet, vilket gör den användbar för personlig medicin eller för användning på resurssvaga kliniker. Faktum är att engångssekvensern som företaget är på väg att introducera är storleken på ett USB-minne.
För det andra läser tekniken mycket längre sträckor av DNA än andra snabba sekvenseringsmetoder, vilket innebär att den har potential att bli bättre på att upptäcka viktiga strukturella varianter relaterade till sjukdom. Dessa varianter uppstår när ett helt segment av kromosomen flyttas, inverteras, dupliceras eller ändras på annat sätt. När DNA hackas i kortare sträckor för att sekvenseras och sedan sättas ihop igen på en dator är det lättare att missa, eller misstolka, sådana varianter.
Det bästa sättet att identifiera varianter är fortfarande att använda konventionella sekvenseringsmetoder, som är mycket exakta men också dyra och långsamma. Andra snabba sequencers som släppts de senaste åren är snabba och billiga, men Schloss tror att Oxford Nanopores kan ha ett försprång när det gäller att upptäcka strukturella varianter.
Bättre strukturell information kan vara användbar för personlig medicin. Den kunde bland annat identifiera fall av translokation, en kromosomavvikelse där stora DNA-sträckor bryter sig loss från kromosomen där de hör hemma och fäster igen någon annanstans. Dessa mutationer kan orsaka cancer och andra sjukdomar.
Företagets bärbara nanopore-sequencers kan användas i fält - till exempel för att snabbt identifiera eller sekvensera en ny bakteriestam. En talesman för Oxford Nanopore säger att de bärbara sequencers kan användas för att övervaka sårvård på sjukhus eller för att hjälpa till med övervakning på plats av jordbruksplatser för livsmedelssäkerhet.
Vid en forskningskonferens förra veckan i Marco Island, Florida, rapporterade Oxford Nanopore att han kontinuerligt sekvenserade 100 000-baser av DNA i labbet – sekvenser som är cirka 10 till 100 gånger längre än något annat företag har läst. Pacific Biosciences nyaste kommersiella maskiner kan sekvensera upp till 3 000 baser samtidigt, säger företagets produktledningschef, Edwin Hauw.
Men nanopore-sekvensering kan gå långt utöver detta. I teorin är den enda gränsen för längden som systemet kan sekvensera forskarnas förmåga att förbereda de i sig ömtåliga proverna. Mänskliga kromosomer omfattar en miljon eller så DNA-baser.
Oxford Nanopore-systemet har hittills en råfelprocent på 4 procent. På kort sikt kan detta förbättras genom att sekvensera samma DNA-sträng flera gånger, trä den fram och tillbaka genom poren. Företaget säger dock att det under de kommande månaderna kommer att göra förbättringar av nanoporen och algoritmerna förknippade med DNA-analysen som också kommer att minska felfrekvensen.