Расшифровка генома – для всех!

Новая методика секвенирования, предложенная компанией Life Technologies, основана на использовании дешевых одноразовых микрочипов (фото: Ion Torrent)

Секвенаторы Ion PGM, разработанные специалистами старт-ап компании Ion Torrent (США), купленной компанией Life Technologies – первые секвенаторы нового поколения, считывающие последовательность ДНК с использованием полупроводниковой технологии. Большинство методик секвенирования, существующих в настоящее время, основано на мечении нуклеотидов четырьмя разными флуоресцентными красителями и последующем оптическом считывании их последовательности. Но приборы Ion PGM работают по принципу прямого определения электрического сигнала от нуклеотидов на одноразовом чипе стоимостью в 250 долларов США. Новая технология поможет сделать секвенирование ДНК доступным для всех лабораторий по всему миру. Цена одного секвенатора будет составлять 49,5 тысяч долларов США.

«Наша технология секвенирования принципиально отличается от других, - говорит Джонатан Ротберг (Jonathan Rothberg), основатель и генеральный директор компании Ion Torrent, - Она не оптическая. Большинству приборов, которыми пользуются в настоящее время молекулярные биологи, требуется для расшифровки последовательности ДНК из одного образца около недели, в то время как процесс секвенирования на приборе Ion PGM продолжается всего несколько часов».

Новая технология, конечно, не сможет конкурировать с такими авторитетными приборами, как, например, секвенаторы HiSeq производства крупнейшей компании по разработке оборудования для генетического анализа Illumina (США). Эти приборы способны считывать до 250 миллиардов пар нуклеотидов за 1 раз, и их стоимость составляет около 700 тысяч долларов США. Однако приборы Ion PGM, способные считывать до 20 миллионов пар нуклеотидов за раз, возможно, окажутся более подходящими для небольших микробиологических и молекулярно-биологических компаний, работающих с небольшим количеством образцов ДНК.

«Для большинства лабораторий возможности приборов HiSeq являются излишними, - говорит Роб Найт, микробиолог из Университета Колорадо (University of Colorado) (США), - Один заход секвенирования на таком приборе обходится в несколько тысяч долларов и подразумевает использование тысяч образцов ДНК. Возможность быстрого и дешевого секвенирования малого количества образцов на приборах Ion PGM, а также возможность получения результата всего в течение нескольких часов делают эту методику более удобной для рутинного использования».

Однако необходимо учитывать и дополнительные расходы, связанные с покупкой секвенатора. Например, покупателям прибора Ion PGM также нужно будет приобрести компьютер за 16,5 тысяч долларов США для обработки результатов секвенирования.

Расширяющийся рынок

Секвенатор Ion PGM – не единственный прибор, работающий по новой технологии. Компания Pacific Biosciences (США) в настоящее время проводит испытания нового секвенатора собственного производства, который поступит в продажу уже в следующем году.

В настоящее время все приборы для секвенирования имеют как свои преимущества, так и свои недостатки.

Секвенаторы компании Pacific Biosciences, например, не предназначены для продажи в розницу, но технология, используемая в этих приборах, позволяет в 100 раз быстрее, чем с использованием секвенаторов Ion PGM, считывать базовые последовательности генома, что может пригодиться для изучения определенных участков генома. Однако точность секвенирования в приборах Pacific Biosciences составляет лишь 80-85%, в то время как у секвенаторов Ion PGM она достигает 99%.

Джонатан Айзен (Jonathan Eisen), микробиолог из Университета Калифорнии в Дэвисе (University of California) (США), приобрел для своей лаборатории секвенатор производства компании Pacific Biosciences. Это настольный прибор GS Junior platform стоимостью 100 тысяч долларов США, основанный на системе 454 Sequencing, способный считывать длинные фрагменты ДНК. По словам Айзена, если прибор Ion PGM действительно обладает точностью в 99%, то ученый согласен приобрести его в качестве дополнения к уже имеющемуся в его лаборатории секвенатору.

Лучше и дешевле

«Самой по себе низкой стоимости может оказаться недостаточно для продвижения нового секвенатора в клинические и молекулярно-диагностические лаборатории, - говорит Джей Шендур (Jay Shendure), генетик из Вашингтонского Университета (University of Washington) (США), - Потенциальных покупателей может привлечь низкая цена прибора, но главным остается вопрос, будет ли секвенирование ДНК вообще применяться в клинической практике».

Более того, для продвижения прибора в клинические лаборатории понадобится его настройка с целью увеличения не только скорости секвенирования, но и упрощения всех подготовительных этапов. В настоящее время подготовка проб для секвенирования в приборе Ion PGM занимает 1 день.

Джонатан Ротберг признает, что еще есть над чем работать. В связи с этим компания Life Technologies решила провести конкурс и учредила приз в 1 миллион долларов США каждому решившему одну из семи проблем в текущей методике секвенирования, используемой в приборах. Первые три задачи, которые необходимо решить, касаются уменьшения времени подготовки проб, увеличения точности работы прибора, а также увеличения емкости микрочипа. Оставшиеся четыре проблемы будут объявлены в следующем году.

«Проблем еще много, однако уже сейчас мы имеем недорогую систему для секвенирования ДНК, которую мы будет совершенствовать – делать еще лучше и дешевле», - уверяет Ротберг.

По материалам:
NatureNews