Jonathan Rothberg

Het lezen van de DNA-sequentie in een menselijk genoom kostte in 2007 ongeveer $ 1 miljoen. Nu kost het $ 10.000 tot $ 20.000. Het vermogen om op goedkope wijze grote hoeveelheden DNA te sequencen heeft al geleid tot de ontdekking van nieuwe ziektegenen en heeft ons begrip van evolutie en de menselijke geschiedenis verbeterd. Maar Jonathan Rothberg, oprichter van Ion Torrent, zegt dat DNA-sequencing aan de vooravond staat van een nieuwe transformatie - en deze keer zal de impact veel persoonlijker zijn.

Rothberg vergelijkt de staat van genomische technologie met die van computers vóór pc's. En net zoals de microchip personal computers en smartphones mogelijk maakte, voorspelt Rothberg, zal de kleine, goedkope machine van Ion Torrent het mogelijk maken dat sequencing de geneeskunde, landbouw en energie binnendringt.

Dit verhaal maakte deel uit van ons nummer van maart 2011

• Zie de rest van het nummer
• Abonneren

De tafelmachine van Ion Torrent kost $ 49.000, ongeveer een tiende zoveel als andere sequencers van de volgende generatie. Het maakt gebruik van een wegwerpchip van $ 250 die is vervaardigd in microprocessorgieterijen. Industrieleider Life Technologies verwierf Ion Torrent in 2010 voor $ 375 miljoen.

Rothberg vertelde onlangs: KINDEREN ’s biomedische redacteur, Emily Singer, waarom hij zulke hoge verwachtingen heeft van zijn product.

KINDEREN : Hoe zal deze technologie de geneeskunde transformeren?

Rothberg: Dit gaat echt over het creëren van een gepersonaliseerd medicijn. Onze sequencers zijn nu alleen voor onderzoeksdoeleinden, maar uiteindelijk zien we ze in alle laboratoria en in elke klinische setting worden geplaatst. Dat betekent dat artsen genetische informatie kunnen gebruiken om beslissingen te nemen, zoals het selecteren van medicijnen.

Omdat het een tiende is van de kosten van andere technologieën en tien keer zo snel, zal het ideaal zijn voor medische omgevingen, zoals klinische genetische laboratoria en pathologielaboratoria. En het werkt in een tijdsbestek van uren, wat overeenkomt met de besluitvormingstijd die artsen vaak hebben.

Waar denk je dat de technologie als eerste zal worden toegepast?

We zien het al in gebruik voor kanker en infectieziekten. Onderzoekers van het Massachusetts General Hospital zijn een systeem aan het opzetten om 200 hotspots [regio's van DNA die zijn gekoppeld aan kanker] in tumormonsters te bekijken, die kunnen worden gebruikt om mogelijke behandelingen te bepalen en de resultaten te voorspellen.

Sinds het Human Genome Project wordt er al jaren gepraat over het opnemen van genetische tests in de geneeskunde. Wat is er nu anders?

Dit is absoluut het keerpunt. Patiënten zullen net zoveel kans hebben om hun genomen te laten sequensen als ze zullen zijn om MRI's of CT-scans te krijgen. En sequencing vertelt je niet alleen waar je bent; het kan je de toekomst vertellen. U kunt zien of u vatbaar bent voor ziekte.

Hoe werkt het?

Onze chip is ingedeeld als een beeldchip in een digitale camera, met miljoenen sensoren die direct veranderingen in chemische signalen detecteren. Over elke sensor fabriceren we een beetje goed. Elk van die putten is een onafhankelijke sequencing-machine. Een stukje van het DNA van belang gaat in elk van die putjes. Elke keer dat een base [of DNA-letter] in de groeiende DNA-streng wordt opgenomen, komt er een waterstofatoom vrij, dat de sensoren detecteren. Het is een beetje zoals 's werelds kleinste pH-meter.

Andere machines op de markt kunnen meer DNA analyseren dan de uwe. Is dat geen probleem voor Ion Torrent?

Als je naar onze persoonlijke genoommachine kijkt, kijk je naar het equivalent van de eerste videogame. Denk na over hoe Pong eruit zag en denk dan na over hoe Xbox eruit ziet. In de komende jaren zul je deze transformatie [in sequencing] zien.

Op dit moment kunnen we 40 machines [d.w.z. de individuele sensoren die DNA-letters detecteren] op een mensenhaar plaatsen. Als we chips maken in een nieuwe gieterij, in plaats van in de gieterij die we nu gebruiken, kunnen we 4.000 machines op een haar passen. En we kunnen nog dichter gaan. Geheugenchips hebben miljarden cellen en niets houdt ons tegen om hetzelfde te doen. We zijn van plan sensoren te maken die direct miljarden gelijktijdige sequentiereacties kunnen detecteren.

Je hebt nog geen volledig menselijk genoom gesequenced - maakt dat uit?

We kwamen erachter dat 80 procent van de laboratoria tegenwoordig sets van genen willen sequensen, van één tot 500 genen - niet exomen [het deel van het genoom dat overeenkomt met genen] of genomen. De eerste chip is ontworpen voor die markt. De diagnostische monsters zijn enorme kansen. [Klinische laboratoria] doen 25.000 tot 100.000 monsters waarin ze 10 tot 500 genen willen sequencen. Voor hiv sequens je [bepaalde] virale genen een miljoen keer om te zien of het virus resistent is geworden tegen bepaalde medicijnen.

U hebt een aantal sequencing- en genomics-bedrijven opgericht. Wat was je leidende principe voor Ion Torrent?

We hebben dezelfde aanpak gevolgd als de computerjongens. In plaats van een groot, duur instrument dat moeilijk te bouwen, verzenden en opzetten is, streefden we [naar iets dat meer lijkt op] een personal computer die iedereen zou kunnen installeren en gebruiken.

zich verstoppen