211service.com
Single-Molecule Sequencing krijgt een cruciale oplossing
Een computationele oplossing voor DNA-sequencingtechnologieën met één molecuul zou de nieuwste generatie genlezers op grotere schaal kunnen gebruiken.
Nieuwe technologieën voor DNA-sequencing, zoals die worden aangeboden door Oxford Nanopore en Pacific Biosciences, kunnen een enkel DNA-molecuul direct lezen en kunnen een duidelijker beeld geven van de organisatie van een genoom en de genetische inhoud ervan. Maar de technologie heeft last van een hoog foutenpercentage. Dat wil zeggen, te vaak ziet het de verkeerde nucleotide - een A, T, G of C - in een DNA-streng.
in een nieuwe Natuur Biotechnologie paper laten onderzoekers zien hoe de sequencing van één molecuul enorm kan worden verbeterd, met behulp van de methode om de resultaten van te verbeteren Pacific Biosciences ’ technologie. De techniek zou breed toepasbaar kunnen zijn op andere single-molecule sequencing, zoals de benadering van Oxford Nanopore.
De meeste DNA-sequencers, inclusief diegene die de opkomst van medisch genoomonderzoek hebben veroorzaakt, lezen genetische informatie uit een gecompliceerd geheel van vele stukjes DNA. Ze vereisen dat een genoom vele malen wordt gekopieerd en in kleine DNA-strengen wordt gehakt, die vervolgens door de sequencer worden gelezen en weer in elkaar worden gezet, meestal met behulp van een bestaande genoomsequentie ter vergelijking.
Maar de nieuwe generatie lezers kan langere DNA-strengen onderzoeken en meer informatie geven over de genoverervingspatronen en de algehele genoomstructuur. De langere stukjes DNA maken het voor onderzoekers ook gemakkelijker om een genoom samen te stellen als er geen standaard is om naar te verwijzen. Hoewel het duurder is voor grote, complexe genomen, kan het een betere manier zijn om referentiegenomen af te leiden van verschillende minder bestudeerde soorten, waaronder enkele belangrijke gewassen. En hoewel het er nog niet is, kan zo'n single-molecule sequencing uiteindelijk ook beter zijn voor het sequencen van unieke genomen zoals die van kankers, die veel mutaties hebben.
Analyse van één molecuul in het algemeen bestaat al jaren, maar het foutenpercentage was zo hoog - ongeveer 15 procent - dat het niet als een betrouwbare sequencing-methode werd beschouwd. In het nieuwe artikel ontdekten onderzoekers van Cold Spring Harbor Laboratory in New York hoe dat foutenpercentage drastisch kon worden verlaagd. De auteur van het artikel, Michael schat , een assistent-professor aan Cold Spring Harbor, gebruikte in wezen meer conventionele technologie gemaakt door in San Diego gevestigd Verlichten om de fouten in de methode met één molecuul te helpen corrigeren. Het resultaat is aanzienlijk beter dan alleen de technologie van Pacific Biosciences te gebruiken, zegt hij. De gegevens zijn in principe perfect.
Zijn wiskundige aanpassingen, gepubliceerd als open source software voor andere wetenschappers, zullen waarschijnlijk een grote impact hebben op de commerciële levensvatbaarheid van Pacific Biosciences, zegt Schatz, eraan toevoegend dat hij geen financieel belang heeft in het bedrijf. PacBio heeft het de laatste tijd moeilijk. Er was onzekerheid of de technologie zou uitpakken, zegt hij. Nu we een geautomatiseerde oplossing hebben die bijna volledig geautomatiseerd is, denk ik dat dit een bredere acceptatie van de technologie mogelijk zal maken.
Dergelijke analyse van één molecuul zal echter niet snel de conventionelere technologie vervangen, omdat het volgens de onderzoekers niet zo kosteneffectief is voor grote complexe genomen, zoals die van mensen. David Jaffe en Chad Nusbaum, genomics-experts bij het Broad Institute in Cambridge, Massachusetts. Maar het kan nuttig zijn om specifieke problemen op te lossen. Het is duidelijk dat je hier wat voordeel haalt. Het moet worden afgewogen tegen de kosten, zegt Nusbaum.
Als PacBio-technologie uiteindelijk kan worden gebruikt om het genoom van planten zoals maïs te sequensen, zou dat echter een enorme prestatie zijn, zegt Nusbaum. Jarenlang hebben mensen gezegd dat het maïsgenoom onmogelijk is. Als je hierdoor beter tot expressie gebrachte gensequenties kunt krijgen, dan is dat enorm belangrijk voor de agribusiness, zegt hij, zowel voor de ontwikkeling van voedsel als voor biobrandstoffen.