211service.com
Snellere DNA-sequencing
De nieuwste revolutie in het snel veranderende veld van genoomsequencing staat voor de deur: sequencing van één molecuul. Vorige week, Helicos Biosciences , een genomics-bedrijf gevestigd in Cambridge, MA, publiceerde de eerste wetenschappelijke papier om de sequencing van een heel genoom te beschrijven met behulp van deze benadering. Experts zeggen dat single-molecule sequencing, die de sequentie van een enkel fragment van DNA leest, uiteindelijk het sequencingproces zal vereenvoudigen en versnellen, wat op zijn beurt de vooruitgang van gepersonaliseerde geneeskunde mogelijk zou kunnen maken. Waar het op neerkomt, is dat als je aan het eind van de dag een enkele DNA-streng op een platform kunt plaatsen en het direct kunt sequencen, dat een enorm voordeel is, zegt Elaine R. dinsdagen , co-directeur van het genoomcentrum aan de Washington University in St. Louis.
Genoomsequencing: Nieuwe technologieën die afzonderlijke fragmenten van DNA kunnen sequensen, zouden het sequentiëringsproces drastisch kunnen versnellen.
Helicos lanceerde vorige maand zijn commerciële technologie - de eerste die enkelvoudige moleculen gebruikte. Andere bedrijven zitten al op de hielen van Helicos en beloven de komende jaren snellere en goedkopere technologieën te leveren. Maar het is nog niet duidelijk wat de beste aanpak zal zijn of hoe lang het zal duren om het doel van $ 1.000 te bereiken, een prijs waarvan gedacht wordt dat het weergeeft hoeveel de gemiddelde Amerikaan zich zou kunnen veroorloven om te betalen voor een once-in-a-lifetime medische dienst. Wetenschappers hopen dat genoomsequencing uiteindelijk een integraal onderdeel zal worden van het medisch dossier van een persoon, en helpt bij het bepalen van het risico van een persoon om specifieke ziekten te krijgen, evenals de meest geschikte behandelingen.
Volgens recente aankondigingen van genomics-bedrijven zijn de kosten van gen-sequencing-technologieën de afgelopen jaren exponentieel gedaald van $ 3 miljard voor het Human Genome Project tot minder dan $ 100.000. Verlichten en Toegepaste biowetenschappen . De toepassingen van goedkope sequencing zijn bijna onbeperkt, van een beter begrip van de genetische eigenschappen die ons menselijk maken tot het helpen ontwikkelen van organismen die goedkope brandstoffen of betere medicijnen kunnen produceren.
De volgende generatie sequencing-technologieën die momenteel in gebruik zijn, waaronder die van Illumina, Applied Biosystems en 454, vereisen dat het DNA-molecuul vele malen wordt geamplificeerd en vervolgens gelijktijdig wordt gelezen, waardoor het gemakkelijker wordt om de fluorescerende markers te detecteren die de positie van elk DNA aangeven brief. Maar sequentiebepaling van één molecuul maakt de amplificatiestap overbodig, waardoor het proces aanzienlijk wordt vereenvoudigd. Deze benadering vermindert ook de vooringenomenheid die inherent is aan amplificatie - sommige DNA-strengen amplificeren gemakkelijker dan andere, wat betekent dat die stukjes waarschijnlijker in de uiteindelijke sequentie worden weergegeven.
In het huidige artikel, gepubliceerd in Wetenschap , gebruikten wetenschappers het apparaat van Helicos om het genoom van het M13-virus te sequensen. (Met een lengte van ongeveer 7.000 basenparen is dat ongeveer een miljoenste van het menselijk genoom.) De sequentie-door-synthese-benadering van het bedrijf is vergelijkbaar met die van andere machines: DNA-moleculen worden in kleinere fragmenten gehakt en aan een objectglaasje bevestigd, die wordt overspoeld met fluorescerend gelabelde basen of DNA-letters. Een camera legt de reeks signalen vast die ontstaat wanneer een enzym de juiste base aan het bevestigde stuk DNA hecht. Het Helicos-apparaat kan echter het signaal van een enkele molecuul lezen, in plaats van de duizenden die nodig zijn voor andere machines.
Ondanks zijn nieuwe technologie heeft Helicos nog enkele hindernissen te overwinnen. De technologie heeft nog geen duidelijke voordelen aangetoond ten opzichte van de meest geavanceerde sequencing-machines die momenteel in gebruik zijn. Single-molecule sequencing heeft veel voordelen, maar het is vanuit optisch oogpunt erg moeilijk om een enkel molecuul op een stuk DNA te detecteren, zegt Mardis. Hierdoor is de Helicos-machine veel duurder dan de alternatieven.
We zijn nog steeds een beetje teleurgesteld, zegt George Weinstock, associate director van het Genome Sequencing Center aan de Washington University. Op dit moment zou ik zeggen dat het een wasbeurt is, in termen van tijd en kosten. Ik zou zeggen dat ze een paar jaar verwijderd zijn van een impact.
Toch is de vooruitgang een behoorlijk grote prestatie, zegt Jeff Castle , directeur van het Genome Technology Program van het National Human Genome Research Institute in Bethesda, MD. Het is belangrijk om deze resultaten in de peer-reviewed literatuur te krijgen. Sommige wetenschappers hebben kritiek geuit op een reeks indrukwekkende maar niet-gepubliceerde sequentieclaims en zeggen dat het te moeilijk is om ze te evalueren zonder gedetailleerde informatie over de methodologie.
Helicos krijgt binnenkort waarschijnlijk te maken met nog een hele reeks concurrenten. De ontwikkeling van zogenaamde derde generatie sequencing-technologieën is al aan de gang - deze systemen zijn bedoeld om een enkele DNA-molecuul in realtime te sequencen, de snelheid te verhogen en de hoeveelheid en kosten van chemicaliën die in het proces worden gebruikt, te verminderen.
Ook Helicos gaat snel vooruit. De technologie die wordt gebruikt in de Wetenschap papier is al vervangen in het commerciële apparaat van het bedrijf, waardoor sommige fouten die in het papier worden beschreven, zijn verbeterd, zoals moeite met het lezen van bepaalde repetitieve reeksen. Timothy Harris, senior director of research bij Helicos en hoofdauteur van het papier, zegt: Dingen veranderen sneller dan jij kan ze publiceren.