Pemimpin dalam Teknologi Molekul Tunggal
Walaupun batasan kepekaan, kelajuan dan saiz urutan yang boleh diperolehi, kaedah penjujukan baru yang diterangkan di PNAS adalah novel dan menunjukkan janji yang mencukupi untuk menangkap mata kapitalis teroka yang mendekati profesor tentang melabur dalam teknologinya. Harus ada sesuatu tentang teknik yang dicari oleh para pelabur kerana ini adalah yang pertama , menurut ahli kakitangan lama dan Pengarah Penyelidikan Kanan, Dr. Timothy Harris ... pelabur usaha biasanya tidak mendekati saintis, ini sebaliknya !
Penerbitan PNAS dikeluarkan pada 1 April 2003, pusingan pertama pembiayaan untuk sebuah syarikat baru telah dimulakan pada 19 Disember 2003, dan pada 2 Januari 2004, Helicos membuka pintunya dengan 5 orang pekerja, termasuk Dr. Harris, yang pakar dalam sains pengukuran dan teknologi molekul tunggal. Helicos kini berada di Cambridge MA, Amerika Syarikat dan, selepas 2 pusingan pembiayaan pelaburan, dan sebagai IPO pada 27 Mei 2007, kini kini diniagakan di bawah NASDAQ: HLCS .
Helicos mengkhusus dalam teknologi analisis genetik, khususnya teknologi Sequencing Single-Molecule (tSMS TM ) , disahkan dengan penjujukan genom virus M13 seperti diterangkan dalam majalah Science pada bulan April 2008. Platform tSMS TM yang khusus menggunakan HeliScope TM Single Pengikat molekul .
Menurut Dr. Harris, projek khusus ini bermula pada bulan Januari 2004, dan pada bulan Jun 2005 mereka telah berjaya mengesahkan virus M13, urutan medis yang relevan, yang dijelaskan dalam kertas Sains.
Bagaimanakah tSMS TM berfungsi?
Satu helai DNA kira-kira 100-200 pasangan asas dipotong menjadi serpihan yang lebih kecil menggunakan enzim sekatan , dan ekor polyA ditambah. Lembaran yang dipendekkan kemudian dihibridkan ke plat sel aliran Helicos, yang mempunyai berbilion rantai poli terikat ke permukaannya. Setiap template hibridisasi dijujukan sekaligus. Oleh itu, berbilion-bilion setiap run boleh dibaca. Pelabelan dilakukan dalam "quads" yang terdiri daripada 4 kitaran masing-masing, bagi setiap 4 asas nukleotida. Pangkalan berlabel fluoresen ditambah, dan laser dalam instrumen menerangi label, mengambil bacaan yang mana helai telah mengambil asas berlabel tertentu. Label kemudian dibelah, dan kitaran seterusnya bermula dengan pangkalan baru. Selepas sel aliran telah dirawat dengan setiap pangkalan (4 kitaran), quad selesai, dan yang baru bermula semula dengan asas nukleotida awal.
Pada masa ini, HeliScope TM boleh membaca serpihan DNA kira-kira 55 pasangan asas panjangnya. Lebih banyak pangkalan dalam urutan, semakin rendah peratusan helai yang boleh digunakan dalam sampel, kerana beberapa helai berhenti memanjang semasa proses.
Untuk membaca 20 atau lebih asas, kira-kira 86% helai boleh digunakan. Untuk bacaan lebih lanjut (55+ pasangan asas) peratusan ini turun kepada kira-kira 50%.
Kelebihan Single-Molekul
Sedangkan beberapa syarikat lain menawarkan pelbagai teknologi penjujukan-dengan-sintesis dengan platform saluran tinggi, pelbagai reagen yang berbeza, dengan kos yang setanding, dan untuk bacaan pendek 25-40 pasang asas, hanya Helicos membaca urutan DNA satu nukleotida pada satu masa dengan dipatenkan teknik pelabelan yang cukup sensitif untuk membolehkan bacaan pada molekul tunggal. Kaedah lain menghendaki DNA diperkuat (menggunakan PCR ) untuk membuat beberapa (juta) salinan sebelum penjujukan. Ia memperkenalkan potensi untuk tahap ketidaktepatan yang ketara kerana kesilapan pemprosesan oleh enzim polimerase semasa amplifikasi.
Sehingga April 2008, HeliScopeTM dilaporkan mampu menjejaki miliaran asas nukleotida setiap hari.
Helicos adalah ahli Gabungan Perubatan Peribadi dan telah menerima dana bantuan "$ 1000 genom" . Genom $ 1000 dalam satu hari adalah matlamat yang diunjurkan yang memerlukan pengatur cara memproses berbilion-bilion basis setiap jam. Pada masa ini, penggandaan prototaip akan mengambil masa beberapa tahun untuk mengenal pasti keseluruhan genom, yang akan menelan kos lebih daripada $ 1000.
Aplikasi untuk teknologi tSMSTM banyak, termasuk pengesanan varian genetik pada manusia dan spesies lain untuk menentukan punca penyakit, rintangan antibiotik dalam bakteria, kejantanan virus dan banyak lagi. Keupayaan untuk mengesan gen tunggal tanpa amplifikasi mempunyai banyak penggunaan yang berpotensi dalam mikrobiologi alam sekitar, kerana teknik genetik sering digunakan untuk mengesan mikroorganisma yang tidak boleh dipupuk, atau yang terdapat dalam tanah dan matriks lain yang melarang pengasingan oleh kaedah semasa. Tambahan pula, sifat sampel persekitaran sering memberi kesukaran untuk penguatan gen menggunakan PCR, kerana masalah pencemaran. Walau bagaimanapun, kesukaran ini juga perlu diatasi agar enzim polimerase yang digunakan dalam tSMSTM berfungsi tanpa gangguan.
Teori di sebalik penjujukan molekul tunggal cukup asas, dan anda mungkin tertanya-tanya mengapa tiada siapa yang memikirkannya sebelum ini. Walaupun ia cukup mudah, terdapat banyak komponen teknikal yang terlibat dalam membangunkan platform sedemikian, dan banyak cabaran untuk memastikan Helicos sibuk, termasuk pembangunan reaksi kimia dan reagen, plat dan pembaca melalui proses yang tinggi. Keupayaan untuk mengesan pendarfluasan label tunggal pada asas tunggal memerlukan alat yang sangat sensitif , dan kimia untuk pelabelan dan mengesan isyarat perlu tepat untuk meminimumkan gangguan dan mengoptimumkan kesetiaan polimerase DNA kerana ia digunakan untuk templat yang tidak dimobilkan dan dilabel nukleotida. Ini adalah beberapa cabaran yang dihadapi oleh Helicos kerana ia terus membangunkan teknologi ini dengan harapan suatu hari dapat menyampaikan genom manusia 1 hari, $ 1000.