211service.com
Het $30-genoom?
In een tijd waarin het langetermijndoel van een genoom van $ 1.000 nog net buiten bereik is, belooft een natuurkundige van de universiteit van Harvard een nog goedkopere prijs: de mogelijkheid om een menselijk genoom te sequencen voor slechts $ 30. David Weitz en zijn team passen microfluïdische technologie die gebruikmaakt van kleine druppeltjes, een strategie die in zijn laboratorium is ontwikkeld, aan DNA-sequencing aan. Hoewel de onderzoekers nog geen DNA-sequentie hebben bepaald, hebben ze met succes delen van het proces gedemonstreerd en een startup gevormd, GnuBio, om de technologie te commercialiseren. Weitz presenteerde de bevindingen vorige week op de Consumer Genomics Conference in Boston.
Druppel voor druppel: Druppels die door een microfluïdische kamer bewegen, worden geïnjecteerd met reagentia, hier zwart gekleurd.
Het team van Weitz had eerder een manier ontwikkeld om picoliterdruppels water te maken, die fungeren als kleine reageerbuisjes. De druppeltjes kunnen nauwkeurig worden verplaatst op een microfluidics-chip, worden geïnjecteerd met chemicaliën en worden gesorteerd op kleur. (De technologie is gecommercialiseerd door: RainDance-technologieën , waarvan Weitz in 2004 medeoprichter was. Het bedrijf brengt de druppeltechnologie op de markt om geselecteerde DNA-gebieden te versterken.)
Omdat de druppeltjes zo klein zijn, hebben ze veel kleinere volumes van de chemicaliën nodig die bij de sequentiereactie worden gebruikt dan de huidige technologieën. Deze reagentia vormen de belangrijkste kosten van sequencing, en de meeste schattingen van de kosten om een menselijk genoom te sequensen met een bepaalde technologie worden berekend met behulp van de kosten van de chemicaliën. Op basis van uitsluitend reagentia schat Weitz dat ze in staat zullen zijn om een menselijk genoom 30 keer te sequensen voor $ 30. (Omdat sequencing gevoelig is voor fouten, moeten wetenschappers een aantal keren sequensen om een nauwkeurige meting te genereren.)
De kosten van sequencing zijn de afgelopen vijf jaar exponentieel gedaald, waardoor de technologie veel breder kan worden toegepast om de menselijke gezondheid en ziekte, landbouw en microbiële diversiteit te bestuderen. De huidige kosten om een menselijk genoom te sequencen bedragen slechts een paar duizend dollar, hoewel bedrijven die de service uitvoeren $ 20.000 tot $ 48.000 rekenen. Een aantal bedrijven racet om nog goedkopere technologieën te ontwikkelen.
In de benadering van Weitz worden druppeltjes geïnjecteerd met korte DNA-strengen van een bekende sequentie, en deze strengen worden gelabeld met een optische streepjescode. Stukken van het monster met een onbekende sequentie worden ook in de druppeltjes geïnjecteerd - als het monster een stuk sequentie heeft dat complementair is aan de bekende streng, zullen de twee stukken binden, wat een kleurverandering teweegbrengt. Herhaal dit 1.000 keer met 1.000 verschillende bekende strengen en je kunt de reeks van 1.000 letters DNA genereren, zegt Weitz.
Zowel de optische streepjescode als de kleurverandering worden gedetecteerd met behulp van een microscoop en camera met geautomatiseerde detectiesoftware. Weitz zegt dat ze een miljoen druppels per seconde kunnen produceren en verwerken.
Tot nu toe heeft het team weinig geld gehad om de technologie te ontwikkelen. Om deze reden hebben ze slechts enkele stappen van het proces uitgevoerd, zoals de hierboven beschreven hybridisatiereactie.
Volgens medeoprichter John Boyce, voorheen hoofd bedrijfsontwikkeling bij Helicos, een ander in Cambridge gevestigd sequencingbedrijf, is GnuBio momenteel bezig met durfkapitaalfinanciering. GnuBio-onderzoekers streven ernaar om later dit jaar een bètaversie van de technologie aan twee klanten te leveren. Het zal niet in staat zijn om een menselijk genoom te sequensen, maar kortere sequenties zijn nog steeds waardevol, zegt Weitz. Met een prijs van $ 45.000, zal het instrument aanzienlijk goedkoper zijn dan andere op de markt.
Het vertalen van de technologie in de onderzoeksfase naar een commercieel product zal waarschijnlijk een grote uitdaging zijn. George kerk , een pionier in sequencing-technologie aan Harvard, die lid is van de wetenschappelijke adviesraad van GnuBio, voorspelt dat de grootste hindernissen de integratie van de verschillende stappen van sequencing, zoals monstervoorbereiding, en het creëren van goede, gebruiksvriendelijke software zullen zijn. In tegenstelling tot concurrent Complete Genomics, die sequencing als een service aanbiedt en daarom kan vertrouwen op experts om het werk te doen, is GnuBio van plan om machines te verkopen.
Jonathan Rothberg, die samen met Weitz RainDance oprichtte, zegt dat het bedrijf in het begin overwoog om sequencing na te streven. Maar we hebben een zakelijke beslissing genomen, er waren andere dingen voor ons te doen, zegt hij.