Video: Helicos Biosciences | Wikipedia audio article 2024
Helicos BioSciences Oyj juontaa juurensa huhtikuussa 2003 julkaistulle paperille, Cal Tech -professorina ja pääaineena tohtori Steve Quake -yhdistyksessä Kansallisen akatemian kansliassa (PNAS). Paperissa kuvataan tekniikan alustavaa kehitystä yhden molekyylin DNA-sekvensoinnille, joka on johdettu Sanger-menetelmästä sekvensointi synteesillä . Uuden tekniikan avulla käytettiin loistesignaaleja leimattujen nukleotiditrifosfaattien havaitsemiseksi, jotka oli liitetty kvartsi-liukupisteeseen sitoutuneisiin DNA-templaateihin.
Huolimatta rajoituksista herkkyys, nopeus ja saatavissa oleva sekvenssi, PNAS-järjestelmässä kuvattu uusi sekvensointimenetelmä oli uusi ja osoitti riittävän lupauksen päästä kiinni professoriin sijoittavien pääomasijoittajien silmään hänen teknologiansa. Tekniikan on pitänyt olla jotain, mitä venture-sijoittajat etsivät, tämä oli ensimmäinen , pitkäaikaisen henkilöstön jäsenen ja tutkimuksen johtajan, Timothy Harrisin mukaan, venture investors don 't yleensä lähestyä tutkijoita, se on toisinpäin !
PNAS-julkaisu julkaistiin 1. huhtikuuta 2003, jolloin ensimmäinen yritysrahoittaja aloitettiin 19.12.2003 ja 2. tammikuuta 2004 Helicos avasi ovensa 5 työntekijää, mukaan lukien tohtori Harris, erikoistunut mittaustutkimuksesta ja yksittäismolekyyliteknologiasta. Helicos on tällä hetkellä Cambridge MA: ssä Yhdysvalloissa, ja sen jälkeen kun se on 2 investointiriskiä ja IPO: n 27. toukokuuta 2007, se on julkisen kaupankäynnin kohteena NASDAQ: HLCS .
True 9000 -teknologiaan ( ), joka on validoitu M13: n sekvensoinnilla virusgenomilla Science Magazinissa huhtikuussa 2008 kuvatulla tavalla. Erikoistunut tSMS TM -alusta käyttää HeliScope TM Single Molecule Sequencer . Dr. Harrisin mukaan tämä projekti aloitettiin tammikuussa 2004, ja kesäkuuhun 2005 mennessä he olivat onnistuneesti sekvensoi Science-paperissä kuvattua M13-virusta, lääketieteellisesti merkitsevää sekvenssiä.
Kuinka tSMS
TMtoimii? DNA: n leveys noin 100 - 200 emäsparista leikataan pienemmiksi fragmentteiksi käyttäen restriktioentsyymejä ja lisätään polyA
palikkaa. Lyhennetyt säikeet hybridisoidaan sitten Helicos-virtauskennoalustalle, jolla on miljardeja polyT -ketjuja sidottuina sen pinnalle. Jokainen hybridisoitu templaatti sekventoidaan kerralla. Tästä syystä miljardit per juoksu voidaan lukea. Merkinnät suoritetaan "neloset" , jotka koostuvat neljästä syklistä jokaista 4 nukleotidipohjaa kohden.Fluoresoivalla leimalla varustetut emäkset lisätään ja instrumentissa oleva laser valaisee etiketin lukemalla siitä, mitkä juovia on otettu kyseiseen leimattuun alustaan. Merkki leikataan sitten ja seuraava sykli alkaa uudella alustalla. Kun virtaussolua on käsitelty kullakin alustalla (4 sykliä), quad on täydellinen ja uusi alkaa uudelleen alkuperäisen nukleotidipohjan kanssa.
voi lukea noin 55 emäsparin pituisia DNA-fragmentteja. Mitä enemmän perustuksia sekvenssissä on, sitä pienempi prosenttiosuus säikeistä, joita voidaan käyttää näytteessä, koska jotkin juosteet lakkaavat purkamaan prosessin aikana. Lukuihin, joissa on 20 tai useampia alustoja, voidaan käyttää noin 86% säikeistä. Pitemmille lukemille (55 + emäsparit) tämä prosenttiosuus laskee noin 50 prosenttiin. Single-Molecule Advantage
Vaikka useat muut yritykset tarjoavat erilaisia sekvensointisyntetisointitekniikoita, joilla on suuri läpijuoksuympäristö, erilaiset reagenssit, vertailukelpoisin kustannuksin ja 25-40 emäsparin lyhyet lukemat, vain Helicos lukee DNA-sekvenssi on yksi nukleotidi kerrallaan patentoituun leimausmenetelmäänsä, joka on riittävän herkkä sallimaan lukemaa yhdelle molekyylille. Muut menetelmät edellyttävät, että DNA monistetaan (käyttäen PCR: tä) monen miljoonan kopiota varten ennen sekvensointia. Se tuo mukanaan merkittävän epätarkkuuden, joka johtuu polymeraasientsyymien käsittelyvirheistä amplifikaation aikana.
Huhtikuusta 2008 lähtien HeliScopeTM pystyi raportoimaan sekvenssin miljardeja nukleotidiperusmääriä päivässä.
Helicos on jäsenenä Henkilökohtaisen lääketieteellisen koalition jäsenenä ja hän on saanut
"1000 dollarin genomin"
avustusrahoitusta. Yli 1000 dollarin genomi yhdessä päivässä on ennustettu tavoite, joka vaatisi sekvensseriä käsittelemään miljardeja perustuksia tunnissa. Tällä hetkellä prototyyppisekvensserin kestää vuosia tunnistaa koko genomi, joka maksaa paljon yli 1000 dollaria. TSMSTM-tekniikan sovellukset ovat moninaiset, mukaan lukien ihmisten ja muiden lajien geneettisten muunnosten havaitseminen taudin syiden määrittämiseksi, bakteerien antibioottiresistenssi, virilitys viruksissa ja niin edelleen. Kyky tunnistaa yksittäinen geeni ilman amplifikaatiota on monia mahdollisia käyttökohteita ympäristömikrobiologiassa, koska geneettisiä menetelmiä käytetään usein havaittaessa elinkykyisiä, ei-viljeltäviä mikro-organismeja tai niitä, jotka löytyvät maaperästä ja muista matriiseista, jotka estävät eristämisen nykyisillä menetelmillä. Lisäksi ympäristönäytteiden luonne aiheuttaa usein vaikeuksia geenien monistamiseen PCR: llä, mikä johtuu kontaminaatiokysymyksistä. Näitä vaikeuksia olisi kuitenkin myös voitettava, jotta tSMSTM: ssä käytettävät polymeraasientsyymit toimisivat ilman häiriöitä. Yksimolekyylin sekvensoinnin taustalla oleva teoria on melko yksinkertainen, ja saatat ihmetellä, miksi kukaan ei ole aiemmin ajatellut sitä. Vaikka se kuulostaa riittävän yksinkertaiselta, tällaisten alustojen kehittämiseen liittyy monia teknisiä osia ja runsaasti haasteita, joilla Helicos on varattu, mukaan lukien uusien kemiallisten reaktioiden ja reagenssien, levyjen ja suurikapasiteettisten lukijoiden kehittyminen.Kyky tunnistaa yksittäisen leiman fluoresenssi yhdellä emäksellä vaatii
erittäin herkkään instrumentointiin
ja signaalien merkitsemisen ja havaitsemisen kemian on oltava oikeassa minimoimaan häiriöitä ja optimoimaan uskottavuuden DNA-polymeraasia, koska sitä käytetään immobilisoituneisiin templaatteihin ja leimattuihin nukleotideihin. Nämä ovat eräitä haasteita, joihin Helicos kohtaa, kun se jatkaa tämän teknologian kehittämistä toivoen jonain päivänä tuottavan 1000 dollarin, yhden päivän ihmisen genomin.