Genom u roku od 15 minuta: brže, jeftinije genomsko sekvenciranje na putu

U utrci za bržim, jeftinijim načinima za čitanjem humanih genoma, Pacific Biosciences se nada da će postaviti novo mjerilo sa tehnologijom koja će DNA kopirati u stvarnom vremenu. Instrument je razvijen da sekvencira DNA brzinom 20000 puta bržom od druge generacije sekvencera koji su trenutno zastupljeni na tržištu, a cijena bi trebala iznositi 100 $ po genomu.

Šef tehnološkog odjela sa Pacific Biosceience Stephen Turner će iznijeti sve pojedinosti o Single Molecule Real Time (SMRT) sekvenciranju tokom Industrial Physics Forum 2009, odnosno u sklopu 51. godišnjeg sastanka Američkog udruženja doktora u medicini, koji se održava od 26-31 jula u Anheim-u, u Californiji.

Prije deset godina, Celera genomics i Human Genome Project su trebale nekoliko godina da bi sekvencirale kopmpletan humani genom. Tokom 2008, James Watsonov cjelokupan genetički kod je pročitan sa novom generacijom tehnologije za nekoliko mjeseci. Cilj SMRT sekvenciranja je da obavi isti posao za nekoliko minuta.

Metod koji je korišten u Human Genome Project, Sanger sekvenciranje, vršen je u staničnim prirodnim aparatima za replikaciju DNA. Enzim DNA polimeraza je korištena da se kopiraju lanci DNA, kreirajući bilione fragmenata različitih dužina. Svaki fragment – lanac izgrađenih blokova zvanih nukleotidi – završavao je sa tankom fluorescentnom molekulom koja identificira samo posljednji nukleotid u lancu. Vežući ove fragmente u skladu sa dužinom, njihovi svjetleći pikovi su se mogli pročitati kao slova na stranici.

Umjesto provjere DNA kopija nakon što polimeraza uradi svoj posao kao što je bio slučaj, SMRT sekvenciranje pregleda enzim u stvarnom vremenu tokom što se izdužuje i stvara kopije individualnog lanca uhvaćenog na dno male komorice. Svaki nukleotid koji se koristi da bi napravio kopiju, se spaja sa vlastitom fluorescentnom molekulom koja svjetli kada se nukleotid inkorporira. Ovo svjetlo se zapaža pomoću detektora koji identifikuje boju i nukleotide – A, C, G i T.

Ponavljajući ovaj proces simultano u mnogo komorica, tehnolozi se nadaju da će postići značajno povećanje u brzini sekvenciranja. “Kada smo dostigli milion odvojenih molekula, onda smo u mogućnosti da sekvenciramo i jednu…a bićemo u mogućnosti da sekvenciramo cjelokupan humani genom za manje od 15 minuta”, rekao je Turner.

Brzina reakcije je trenutno limitirana sposobnošću detektora da zadrži polimerazu. Prvi komercijalni instrument će raditi sa 3-5 baza na sekundu, a Turner je izvjestio da laboratorijski testovi ostvaruju 10 baza na sekundu. Polimeraza ima potencijal da ide mnogo brže, čak do 100 baza na sekundu. “Da bi uspjeli sa 50 baza na sekundu, biće nam potreban mnogo jasniji fluorescentni reporteri ili osjetljiviji detektori”, rekao je Turner.

Instrument također ima potencijal da smanji broj grešaka napravljenih u DNA sekvenciranju. Trenutne tehnologije postižu tačnost od 99,9999 % (3000 grešaka u genomu od 3 biliona parova baza). “U slučaju karcinoma, morate biti sposobni da pronađete pojedinačnu mutaciju u genomu”, rekao je Turner. Iz razloga što su greške koje se dobijaju SMRT sekvenciranjem rijetke – nisu sistematične tokom svakog pronalaska – sve je manje vjerojatno da će nestati kako se procedura nastavlja.

ScienceDaily (July 29, 2009)

Be the first to comment

Leave a Reply

Your email address will not be published.


*