211service.com
Een halfgeleider DNA-sequencer
Afgelopen december lanceerde Ion Torrent, iets van een parvenu in de sequencing-industrie, zijn nieuwe op halfgeleiders gebaseerde sequencing-machine. Voor $ 50.000 was het een relatief goedkoop apparaat dat was ontworpen om DNA-sequencing van grote, gespecialiseerde centra naar de standaard laboratoriumbank te verplaatsen. Nu zegt het bedrijf dat zijn machine op weg is om de meest populaire te worden in een competitieve markt.
Snelheidsvolgorde: De halfgeleiderchip van Ion Torrent (hier afgebeeld) kan DNA-monsters in slechts een paar uur sequencen.
Life Technologies, dat afgelopen augustus Ion Torrent kocht voor $ 375 miljoen in contanten en aandelen, heeft een goed gevoel over zijn inzet. De technologie heeft zijn waarde als waardevol instrument voor de volksgezondheid al bewezen. In juni gebruikten twee verschillende groepen de Ion Torrent-machine om snel het genoom van een nieuwe stam van E coli waarbij meer dan 20 mensen in Europa omkwamen. De inspanning hielp bij het identificeren van de resistentiegenen van de microbe. En onderzoekers over de hele wereld gebruiken het om genen te sequensen die betrokken zijn bij kanker en andere ziekten, met als doel snelle tests te maken om het beste medicijn voor een patiënt te bepalen.
Ion Torrent concurreert met een aantal sequencing-technologieën, die allemaal racen om de snelste en goedkoopste te worden: een mijlpaal in het veld is om een volledig menselijk genoom te sequencen voor $ 1.000, wat het op één lijn zou brengen met veel andere routinematige medische tests. Maar Jonathan Rothberg, de oprichter van Ion Torrent, zegt dat zijn technologie, die gebaseerd is op halfgeleiders, sneller beter wordt dan die van iemand anders.
De meeste geavanceerde sequencing-technologieën vertrouwen op fluorescent gelabelde moleculen en een microscoop om DNA te sequensen. De kern van de machine van Ion Torrent zijn sequencing-chips die DNA-sequenties elektronisch detecteren. Deze aanpak maakt dure lasers en camera's overbodig. De chips zijn gemaakt in dezelfde halfgeleiderfabrieken als computermicroprocessors. En net als bij computerchips dalen de productiekosten per chip naarmate er grotere aantallen worden geproduceerd. Omdat de verkoop van de Ion Torrent-machine is gestegen, zijn de kosten van de sequencing-chips gedaald van $ 250 naar $ 99.
Onderzoekers hebben ook de sequencingcapaciteit van de chip vertienvoudigd; elke chip kan 100 miljoen basenparen genereren, een stijging van 10 miljoen basenparen toen de technologie voor het eerst werd gelanceerd. Rothberg zegt dat er volgend jaar een chip van de derde generatie beschikbaar zal zijn die in staat is om een miljard basen te sequencen.
Als een tip voor de kracht van supergeleiders heeft Ion Torrent nu het volledige genoom van Intel-medeoprichter in kaart gebracht Gordon E. Moore , nu 82. Moore is vooral bekend als de bedenker van de wet van Moore, die stelt dat de verwerkingskracht van nieuwe chips ongeveer elke twee jaar zou verdubbelen. De chip van Ion Torrent is in zes maanden tijd vertienvoudigd, een snelle vooruitgang die Rothberg toeschrijft aan de geaccumuleerde wet van Moore, of de decennia van onderzoek en miljarden dollars die zijn besteed aan het maken van snellere microprocessors.
Op dit moment is de technologie van Ion Torrent niet erg geschikt om volledige menselijke genomen te sequencen. De reeks van Moore vereiste ongeveer 1.000 chips en een totale kostprijs van ongeveer $ 200.000. Andere technologieën daarentegen hebben de kosten van een heel genoom teruggebracht tot $ 5.000 tot $ 20.000, afhankelijk van hoe de kosten worden berekend.
De technologie van Ion Torrent is het meest bedreven in het sequensen van kleine genomen, zoals die van microben, of een selectie van genen, zoals genen die in verband zijn gebracht met kanker. We zijn niet de goedkoopste machine voor een menselijk genoom, maar we zijn wel de goedkoopste als je naar 200 genen of een ziekteverwekker achter een uitbraak wilt kijken, zegt Rothberg. Hij voorspelt dat Ion Torrent tegen 2013 een chip zal hebben ontwikkeld die in staat is een volledig menselijk genoom te sequensen.
Veel van de medisch meest relevante tests die artsen tegenwoordig willen uitvoeren, omvatten echter slechts tientallen of honderden genen. En in deze gevallen is het grootste voordeel van de nieuwe technologie de snelheid; het kan een DNA-monster in een paar uur sequensen, in plaats van de week of meer die de meeste machines nu op de markt nodig hebben. Voor genetische diagnostiek willen artsen snel resultaat. De Ion Torrent-machine wordt echter nog steeds als een onderzoeksapparaat beschouwd; het is nog niet goedgekeurd door de Amerikaanse Food and Drug Administration voor klinisch gebruik.
Yemi Adesokan, medeoprichter van de genomics-startup Pathogenica, gebruikt de technologie van Ion Torrent om een test te ontwikkelen voor het humaan papillomavirus in uitstrijkjes. In tegenstelling tot bestaande tests, zal de Ion Torrent-versie in staat zijn om infectie met meerdere stammen van het virus te detecteren, wat kan worden gekoppeld aan een verhoogd risico op kanker. Het werkt heel goed, vooral wat de doorlooptijd betreft, zegt Adesokan.