211service.com
Waarom een draagbaar DNA-apparaat betere gegevens kan opleveren?
Oxford Nanopore-technologieën heeft onlangs aangekondigd dat het twee producten heeft die in staat zijn DNA te sequensen door de chemische basen in een DNA-molecuul direct te lezen, aangezien het door een nanoscopisch gat in een eiwit wordt geregen. Het in het VK gevestigde bedrijf zal tegen het einde van het jaar beginnen met de verkoop van een eenvoudig, wegwerpbaar, draagbaar DNA-leesapparaat van $ 900 en een uitgebreider desktopmodel.
Mini-sequencer: De MinION van Oxford Nanopore wordt als een USB-geheugenstick in een computer gestoken. De sequencer voor eenmalig gebruik zal ergens dit jaar voor minder dan $ 900 op de markt komen.
Als de technologie van Oxford Nanopore kan doen wat het bedrijf beweert, zal het een totale game-changer zijn, zegt Jeffery Schloss , directeur technologieontwikkeling bij de Nationaal onderzoeksinstituut voor menselijk genoom , onderdeel van de National Institutes of Health.
De technologie is gebaseerd op het feit dat een DNA-base, of een combinatie van basen op een DNA-streng, een karakteristieke verstoring veroorzaakt in een stroom terwijl deze door de nanoporie gaat. Elektroden meten de verandering in stroom wanneer DNA-moleculen door eiwitnanoporiën worden gevoerd; een elektrische gradiënt drijft het DNA door de porie, terwijl moleculaire controllers die aan de moleculen zijn bevestigd ze mechanisch vertragen zodat hun elektrische signalen kunnen worden geregistreerd.
Deze aanpak heeft twee belangrijke voordelen.
Ten eerste is het systeem compact en vereist het geen voorraad dure reagentia. Dat betekent dat sequencing uit het laboratorium kan komen, waardoor het nuttig is voor gepersonaliseerde geneeskunde of voor gebruik in klinieken met weinig middelen. De wegwerpsequencer die het bedrijf op het punt staat te introduceren, is inderdaad zo groot als een USB-geheugenstick.
Ten tweede leest de technologie veel langere stukken DNA dan andere snelle sequencing-benaderingen, wat betekent dat het de potentie heeft om belangrijke structurele varianten gerelateerd aan ziekte te spotten. Deze varianten treden op wanneer een heel segment van het chromosoom wordt verplaatst, omgekeerd, gedupliceerd of anderszins wordt gewijzigd. Wanneer DNA in kortere stukken wordt gehakt om te worden gesequenced en vervolgens weer in elkaar gezet op een computer, is het gemakkelijker om dergelijke varianten te missen of verkeerd te interpreteren.
De beste manier om varianten te identificeren is nog steeds om conventionele sequencing-methoden te gebruiken, die zeer nauwkeurig zijn, maar ook duur en traag. Andere snelle sequencers die de afgelopen jaren zijn uitgebracht, zijn snel en goedkoop, maar Schloss gelooft dat Oxford Nanopore's een voorsprong kunnen hebben als het gaat om het opsporen van structurele varianten.
Betere structurele informatie zou nuttig kunnen zijn voor gepersonaliseerde geneeskunde. Het zou onder andere gevallen van translocatie kunnen identificeren, een chromosomale afwijking waarbij grote stukken DNA loskomen van het chromosoom waar ze thuishoren en zich ergens anders opnieuw hechten. Deze mutaties kunnen kanker en andere ziekten veroorzaken.
De draagbare nanopore-sequencers van het bedrijf kunnen in het veld worden gebruikt, bijvoorbeeld om snel een nieuwe bacteriestam te identificeren of te sequencen. Een woordvoerder van Oxford Nanopore zegt dat de draagbare sequencers kunnen worden gebruikt om wondzorg in ziekenhuizen te monitoren of om te helpen bij het on-site toezicht houden op landbouwgebieden voor voedselveiligheid.
Op een onderzoeksconferentie vorige week in Marco Island, Florida, rapporteerde Oxford Nanopore het continu sequencen van stukken DNA van 100.000 basen in het laboratorium - sequenties die ongeveer 10 tot 100 keer langer zijn dan enig ander bedrijf heeft gelezen. De nieuwste commerciële machines van Pacific Biosciences zijn in staat om tot 3.000 basen tegelijk te sequencen, zegt Edwin Hauw, directeur productbeheer van het bedrijf.
Maar nanopore-sequencing zou veel verder kunnen gaan. In theorie is de enige limiet op de lengte die het systeem kan sequensen, het vermogen van onderzoekers om de inherent kwetsbare monsters voor te bereiden. Menselijke chromosomen omvatten een miljoen of zo DNA-basen.
Het Oxford Nanopore-systeem heeft tot nu toe een ruw foutenpercentage van 4 procent. Op korte termijn kan dit worden verbeterd door dezelfde DNA-streng meerdere keren te sequencen en heen en weer door de porie te leiden. Het bedrijf zegt echter de komende maanden verbeteringen aan te brengen aan de nanopore en de algoritmen die bij de DNA-analyse horen, waardoor ook het foutenpercentage zal afnemen.