Видео: Helicos Biosciences | Wikipedia audio article 2024
Корпорация Helicos BioSciences прослеживает свои корни в публикации, опубликованной в апреле 2003 года, в Трудах Национальной академии наук (PNAS), профессором Cal Tech и главным автором доктора Стивем Квейком. В статье описана предварительная разработка методики секвенирования ДНК с одной молекулой, полученной по методу Сангера для секвенирования по синтезу . Используя новую методику, флуоресцентные сигналы использовались для обнаружения меченых нуклеотидных трифосфатов, включенных в ДНК-шаблоны, связанные с кварцевым слайдом.
Несмотря на ограничения в отношении чувствительности, скорости и размера получаемой последовательности, новый метод секвенирования, описанный в PNAS, был новым и показал достаточные перспективы, чтобы привлечь внимание венчурных капиталистов, которые обратились к профессору с просьбой об инвестировании в его технологии. Должно быть, что-то было в технике, которую венчурные инвесторы искали в качестве , это был первый , по словам многолетнего сотрудника и старшего директора по исследованиям, доктора Тимоти Харриса … венчурные инвесторы Обычно подходят к ученым, это наоборот !
Публикация PNAS была выпущена 1 апреля 2003 года, первый раунд финансирования новой компании был начат 19 декабря 2003 года, а 2 января 2004 года Helicos открыл свои двери с 5 сотрудников, включая доктора Харриса, специалиста по измерительной науке и технологии с одной молекулой. В настоящее время Helicos находится в Кембридже, США, и после 2 раундов инвестиционного финансирования, а в результате IPO 27 мая 2007 года она теперь публично торгуется в рамках NASDAQ: HLCS .
Helicos специализируется на технологиях генетического анализа, в частности, True One-Molecule Sequencing (tSMS TM ) технология, подтвержденная секвенированием M13 вируса, как описано в журнале Science Magazine в апреле 2008 года. На специализированной платформе tSMS TM используется HeliScope TM Single Molecule Sequencer .
По словам доктора Харриса, этот конкретный проект был начат в январе 2004 года, а к июню 2005 года они успешно секвенировали вирус M13, представляющий собой медицинскую значимость, описанную в научной статье.
Как работает tSMS TM Работа?
Нить ДНК около 100-200 пар оснований разрезается на более мелкие фрагменты с использованием рестрикционных ферментов, а хвосты polyA . Затем укороченные нити гибридизуются с пластинкой потока Helicos, которая имеет миллиарды цепочек polyT , связанных с ее поверхностью. Каждый гибридизованный шаблон упорядочивается сразу. Поэтому можно читать миллиарды за пробег. Маркировка выполняется в «четверках» , состоящем из 4 циклов каждый, для каждого из 4 нуклеотидных оснований.Добавляют флюоресцентные маркированные основания, и лазер в приборе освещает этикетку, считывая, какие нити занимают эту конкретную маркированную основу. Затем метка расщепляется, а следующий цикл начинается с новой базы. После того, как проточная ячейка была обработана каждым основанием (4 цикла), квадрат завершен, и новый начинается снова с исходного нуклеотидного основания.
В настоящее время HeliScope TM может считывать фрагменты ДНК длиной около 55 пар оснований. Чем больше оснований в последовательности, тем ниже процентная доля нитей, которые могут использоваться в образце, поскольку некоторые нити перестают удлиняться во время процесса.
Для чтения из 20 или около того оснований может использоваться около 86% нитей. Для более длинных чтений (55+ пар оснований) этот процент падает примерно до 50%.
Преимущество одномолекулярных соединений
В то время как несколько других компаний предлагают различные технологии синтеза последовательностей с высокопроизводительными платформами, различные различные реагенты при сопоставимых затратах и для краткого чтения 25-40 пар оснований, только для чтения Helicos последовательность ДНК одного нуклеотида за один раз с их запатентованной методикой мечения, которая достаточно чувствительна, чтобы позволить читать на одной молекуле. Другие методы требуют, чтобы ДНК амплифицировали (используя ПЦР), чтобы сделать несколько (миллионов) копий перед секвенированием. Он вводит потенциал для значительной степени неточности из-за ошибок обработки ферментами полимеразы во время амплификации.
По состоянию на апрель 2008 года, по сообщениям, HeliScopeTM способна последовательно составлять миллиарды нуклеотидных оснований в день.
Helicos является членом Персонализированной медицинской коалиции и получил грант $ 1000 генома . Геном в 1000 долларов за один день является прогнозируемой целью, которая потребовала бы, чтобы секвенсор обрабатывал миллиарды баз в час. В настоящее время прототип-секвенсор займет годы, чтобы определить весь геном, который будет стоить намного больше 1000 долларов.
Применения для технологии tSMSTM много, включая обнаружение генетических вариантов у людей и других видов для определения причин заболевания, резистентности к антибиотикам у бактерий, мужественности в вирусах и т. Д. Способность обнаруживать один ген без амплификации имеет много потенциальных применений в экологической микробиологии, поскольку генетические методы часто используются для обнаружения жизнеспособных, некультурных микроорганизмов или тех, которые содержатся в почве и других матрицах, которые запрещают выделение текущими методами. Кроме того, характер образцов окружающей среды часто создает трудности для амплификации генов с использованием ПЦР из-за проблем с загрязнением. Однако эти трудности также должны быть преодолены, чтобы ферменты полимеразы, используемые в tSMSTM, функционировать без помех.
Теория одномолекулярного секвенирования довольно простая, и вы можете удивиться, почему никто не думал об этом раньше. Хотя это звучит достаточно просто, существует множество технических компонентов, связанных с разработкой таких платформ, и множество проблем, связанных с занятием Helicos, включая разработку новых химических реакций и реагентов, планшетов и высокопроизводительных считывателей.Для обнаружения флуоресценции одной метки на одном основании требуется высокочувствительная измерительная аппаратура , а химия для маркировки и обнаружения сигналов должна быть в порядке до минимизировать помехи и оптимизировать точность ДНК-полимеразу, поскольку она применяется к иммобилизованным шаблонам и меченым нуклеотидам. Это некоторые из проблем, с которыми сталкивается компания Helicos, поскольку она продолжает развивать эту технологию в надежде, что когда-нибудь будет выпущен человеческий геном в размере 1000 долларов США за 1 день.