Бір молекула технологиясы бойынша көшбасшылар
Сезімталдығы, жылдамдығы және қол жетімді реттіліктің шектеулілігіне қарамастан, PNAS-де сипатталған жаңа схема әдісі жаңа болды және профессорға өзінің технологиясына инвестиция салу туралы жақындастырған венчурлық капиталисттердің көзін ашуға жеткілікті уәде берді. Ұзақ уақыт бойы жұмыс істейтін қызметкер және зерттеудің аға директоры Доктор Тимоти Харристің айтуынша, бұл инвесторлар немен айналысатыны туралы техникаға қатысты бірдеңе болуы керек еді ... венчурлық инвесторлар әдеттегідей емес ғалымдар, бұл басқаша !
PNAS басылымы 2003 жылдың 1-ші сәуірінде шығарылды, жаңа компанияны қаржыландырудың бірінші раунды 2003-жылдың 19-желтоқсанында басталды және 2004-жылдың 2-қаңтарында Helicos өзінің 5 қызметкеріне, оның ішінде доктор Харриске өлшем ғылымы және бірыңғай молекула технологиясы бойынша маман. Helicos қазіргі уақытта Кембридж штаты, АҚШ-та орналасқан және 2 турдың инвестициялық қаржыландыруынан кейін, және 27 мамыр 2007 жылы IPO жағдайында ол қазір NASDAQ: HLCS бойынша ашық түрде сатылады.
Helicos генетикалық талдау технологияларына мамандандырылған, атап айтқанда, 2008 жылдың сәуір айында Science Magazine журналында сипатталған M13 вирусының геномын жүйелеуімен расталған True Single-Molecule Sequencing (tSMS TM ) технологиясы. Мамандандырылған tSMS TM тұғырнамасы HeliScope TM Single Molecule Sequencer .
Гаррис мырзаның сөзіне қарағанда, бұл жоба 2004 жылдың қаңтарында басталған болатын, ал 2005 жылдың маусымына қарай олар ғылыми мақалада сипатталған M13 вирусын табысты түрде дәйектілікке келтірді.
TSMS TM қалай жұмыс істейді?
100-200 базалық жұпқа арналған ДНҚ тізбегі шектеу ферменттерін қолданып, кішкене фрагменттерге бөлінеді, ал поли қалдықтары қосылады. Қысқартылған жіптер, содан кейін оның бетіне байланған миллиард полипропилен тізбегі бар Helicos ағынының жасушалық пластинасына гибридталады . Әр гибридтелген үлгі бірден реттеледі. Сондықтан миллиардерлер үшін әрқайсысы оқуға болады. Таңбалау әр төрт циклдан тұратын, төрт нуклеотид негізінің әрқайсысы үшін жасалған «квадалар» арқылы орындалады. Флуоресцентті таңбаланған негіздер қосылады, және құралдағы лазер белгісі сол белгіні таңбаланған негізді қабылдаған оқылымды ескере отырып жарықтандырады. Бұдан кейін жапсырма бөлініп, келесі цикл жаңа базадан басталады. Ағындық жасушаны әр база (4 цикл) өңдегеннен кейін төртбұрыш аяқталды, ал жаңа нуклеотидті негізмен қайтадан басталады.
Қазіргі уақытта HeliScope TM ұзындығы шамамен 55 базалық жұптың ДНҚ фрагменттерін оқи алады. Бірізділікке неғұрлым көбірек негіз болса, іріктемеде қолдануға болатын жіптердің пайызы неғұрлым төмен, себебі кейбір жолақтар процесс барысында ұзартылуын тоқтатады.
20 немесе одан да көп негіздердің оқылымдары үшін шамамен 86% қолдануға болады. Ұзақ оқу үшін (55+ базалық жұп) бұл пайыз 50% -ға дейін төмендейді.
Бір молекула артықшылығы
Бірнеше басқа компаниялар жоғары өнімділік платформаларымен, түрлі реагенттермен, салыстырмалы шығындармен және 25-40 базалық жұптарды қысқа оқумен түрлі синтездеу технологияларын ұсынса да, Helicos тек патенттелген ДНҚ тізбегін бір уақытта бір нуклеотидті оқиды Бір молекулада оқуға мүмкіндік беретін сезімтал затбелгісі бар техника. Басқа әдістер ДНҚ күшейтуге ( ПТР арқылы) секвенирлеу алдында бірнеше (миллион) көшірме жасауды талап етеді. Күшейту кезінде полимераз ферменттерінің өңдеу қателеріне байланысты айтарлықтай дәрежеде қателіктерге жол ашады.
2008 жылдың сәуір айындағы жағдай бойынша HeliScopeTM күніне миллиардтаған нуклеотидті негіздерді реттей алды.
Helicos - жеке медициналық көмекті ұйымдастыру және «$ 1000 геном» гранттық қаржыландыруға ие болды. Бір күндегі $ 1000 геномы - секундомерге сағатына миллиардтаған базаны өңдеуді талап ететін болжамды мақсат. Қазіргі уақытта прототиптің секвенері бүкіл геномды анықтау үшін бірнеше жыл қажет болады.
TSMSTM технологиясы бойынша көптеген бағдарламалар, соның ішінде адамның және басқа да түрлердің генетикалық нұсқаларын анықтау, аурудың себептерін анықтау, бактериялардағы антибиотиктердің тұрақтылығын, вирустардағы культивтігін және басқаларын анықтау. Амплифациясыз бірыңғай генді анықтау қабілеті қоршаған ортаны микробиологияда әлеуетті қолданудың көптеген мүмкіндіктеріне ие, себебі генетикалық әдістер өміршең, өсімдікке ұшырамайтын микроорганизмдерді немесе топырақта кездесетін және басқа әдістермен оқшаулауға тыйым салынған басқа матрицаларды табу үшін жиі пайдаланылады. Бұдан басқа, қоршаған ортаның үлгілерінің табиғаты ластану мәселелеріне байланысты ПТР арқылы генді күшейтуге қиындық туғызады. Алайда, TSMSTM-де пайдаланылатын полимеразды ферменттер кедергісіз жұмыс істеуі үшін осы қиындықтарды жеңуге тура келеді.
Жалғыз молекулалық секвенциялардың теориясы өте қарапайым және сіз оны бұрын ешкім ойлаған жоқ деп ойлайтын шығарсыз. Қарапайым болып көрінгенімен, мұндай платформаларды дамытуға көптеген техникалық құрамдас бөліктер бар, сонымен қатар Helicos жұмыс істемейтін, соның ішінде жаңа химиялық реакциялар мен реагенттерді, плиталарды және жоғары өткізгішті оқырмандарды дамыту үшін көптеген қиындықтар бар. Жалғыз жапсырмадағы флопоресценцияның бірыңғай базада флуоресценциясын анықтау мүмкіндігі жоғары сезімтал құралдарды қажет етеді және таңбалау және анықтауға арналған химия интерференцияны барынша азайтуға және ДНҚ полимеразының дұрыстығын оңтайландыруға арналған дұрыс болуы керек, себебі ол иммобилизацияланған үлгілерге қолданылады және таңбаланған нуклеотидтер. Бұл Helicos-дің алдында тұрған кейбір қиындықтар, себебі бұл технология 1000 доллар, 1 күндік адам геномын бір сәтте жеткізуге үміттенеді.