Vienos molekulės technologijų lyderiai
Nepaisant jautrumo, greičio ir gautos sekos dydžio apribojimų, naujasis PNAS aprašytas sekvenavimo metodas buvo naujas ir parodė pakankamai pažadų matyti rizikos kapitalistus, kurie kreipėsi į profesorių apie investicijas į savo technologijas. Turbūt buvo kažkas apie techniką, kuri buvo tai, ko investuotojai siekia, nes tai buvo pirmasis , pasak senojo darbuotojo ir vyresniojo tyrimų skyriaus direktoriaus Timothy Harriso ... rizikos kapitalo investuotojai paprastai neveikia mokslininkai, tai kitaip !
PNAS leidinys buvo išleistas 2003 m. Balandžio 1 d., Pirmasis naujos įmonės finansavimo etapas buvo inicijuotas 2003 m. Gruodžio 19 d., O 2004 m. Sausio 2 d. "Helicos" atidarė duris su 5 darbuotojais, įskaitant Dr. Harrisą matavimų mokslo ir vienos molekulės technologijos specialistas. "Helicos" šiuo metu yra įsikūrusi Kembridžo MA, JAV, o po 2 raundų investicinio finansavimo ir nuo 2007 m. Gegužės 27 d. IPO, dabar ji yra viešai prekiaujama NASDAQ: HLCS .
"Helicos" specializuojasi genetinės analizės technologijose, ypač " True Single-Molecule Sequencing" (tSMS TM ) technologijoje, kuri patvirtinta taikant M13 viruso genomo sekvenavimą, kaip aprašyta "Science Magazine" 2008 m. Balandį. Speciali tSMS TM platforma naudoja " HeliScope TM Single" Molekulių sekvencinė medžiaga .
Pasak dr Harriso, šis konkretus projektas buvo pradėtas 2004 m. Sausio mėn., O iki 2005 m. Birželio mėn. Jie sėkmingai sekė M13 virusą, mediciniškai tinkamą seka, aprašytą moksliniame dokumente.
Kaip veikia tSMS TM ?
DNR grandinė iš 100-200 bazių porų supjaustominama į mažesnius fragmentus naudojant restrikcijos fermentus ir įpilami poliA uodegai. Tada sutrumpintos sruogos yra hibridizuojamos į Helicos srauto ląstelių plokštelę, kurioje yra milijardai polyT grandinių, susietų su jo paviršiumi. Kiekvienas hibridizuotas šablonas nuosekliuojamas vienu metu. Todėl galima skaityti milijardus paleisti. Ženklinimas atliekamas "keturkampiuose", sudarytuose iš keturių ciklų kiekvienam iš 4 nukleotidų bazių. Su fluorescenciniu ženklu pažymėtos bazės yra pridėtos, o prietaiso lazeris įsižiebia etiketę, atsižvelgiant į tai, kokios sruogos įsisavinamos, kad pažymėtos bazės. Etiketė tada suskaidoma, o kitas ciklas prasideda nauja baze. Po to, kai srauto kamera buvo apdorota kiekvienu pagrindu (4 ciklai), keturkampis užpildytas, o pradinė pradinė nukleotidų bazė prasideda nauja.
Šiuo metu "HeliScope TM" gali skaityti maždaug 55 bazinių porų ilgio DNR fragmentus. Kuo daugiau bazės yra sekoje, tuo mažesnis procentas sruogų, kurie gali būti naudojami imtyje, nes kai kurios sruogos proceso metu ilgėja.
Skaičiuojant 20 ar daugiau bazių, galima naudoti apie 86% kanalų. Ilgiau skaityti (55+ bazinių porų) šis procentas sumažėja iki maždaug 50%.
"Single-Molecule Advantage"
Nors kelios kitos kompanijos siūlo įvairias sintezės technologijas su didelės pralaidos platformomis, skirtingais reagentais, palyginamosiomis sąnaudomis ir trumpą 25-40 bazinių porų skaičių, tik "Helicos" vienu metu nuskaito DNR seka vienu nukleotidų su jų patentuota ženklinimo technika, kuri yra pakankamai jautri, kad būtų galima skaityti vienoje molekulėje. Kiti metodai reikalauja, kad DNR būtų sustiprinta (naudojant PGR ), kad būtų atliekama daugybė (milijonų) kopijų prieš seką. Tai sukelia didelį netikslumų dėl polimerazės fermentų apdorojimo klaidų amplifikacijos metu galimybės.
2008 m. Balandžio mėn. HeliScopeTM buvo pajėgi sekti milijardus nukleotidų bazių per dieną.
"Helicos" yra Personalizuotos medicinos koalicijos narys ir gavo "$ 1000 genomo" dotacijų finansavimą. $ 1000 genome per dieną yra numatomas tikslas, kuris reikalauja, kad sekvencatorius apdorotų milijardus bazių per valandą. Šiuo metu prototipo sekvencinis procesas užtruks daug metų, norint nustatyti visą genomą, kuris kainuotų daug daugiau nei 1000 USD.
Taikomos tSMSTM technologijos yra daug, įskaitant genetinių variantų žmonėms ir kitoms rūšims aptikimą nustatant ligos priežastis, bakterijų atsparumą antibiotikams, virusų virlingumą ir dar daugiau. Gebėjimas aptikti atskirą geną be amplifikacijos turi daugybę galimų aplinkos mikrobiologijos panaudojimo būdų, nes dažnai genetiniai metodai naudojami gyvybingų, nekultūrinių mikroorganizmų arba dirvožemyje randamų ir kitų matricų, kurie dabartiniu metodu uždrausti izoliaciją, aptikimui. Be to, dėl užteršimo problemų, aplinkos mėginių pobūdis dažnai kelia sunkumų genų amplifikavimui naudojant PCR. Tačiau šiuos sunkumus taip pat reikėtų įveikti, kad polimerazės fermentai, naudojami tSMSTM veiktų be trukdžių.
Vienos molekulės sekos nustatymo teorija yra gana paprastas, ir jūs galėtumėte stebėtis, kodėl niekas anksčiau minėjo apie tai. Nors tai skamba paprasta, yra daugybė techninių komponentų, susijusių su tokių platformų kūrimu, ir daugybė iššūkių norint išlaikyti "Helicos" užimtą veiklą, įskaitant naujų cheminių reakcijų ir reagentų, plokštelių bei didelės talpos skaitytuvų kūrimą. Gebėjimas aptikti vienos etiketės fluorescenciją vienoje bazėje reikalauja itin jautrių prietaisų , o chemija ženklinimui ir signalų nustatymui turi būti teisinga, siekiant sumažinti trukdžius ir optimizuoti DNR polimerazės patikimumą , nes jis taikomas imobilizuotiems šablonams ir etiketėmis nukleotidai. Tai yra keletas problemų, su kuriomis susiduria "Helicos", nes ji toliau plėtoja šią technologiją tikėdamiesi, kad kada nors pristatys 1000 dolerių, 1 dienos žmogaus genomą.