Video: Helicos Biosciences | Wikipedia audio article 2024
Helicos BioSciences Corporation volgt zijn wortels op een paper gepubliceerd in april 2003, in de Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), door Cal Tech professor en primaire auteur dr. Steve Quake. Het papier beschreef de voorlopige ontwikkeling van een techniek voor DNA-sequentiebepaling met een molecuul, afgeleid van de Sanger-methode voor sequentie-bij-synthese . Met behulp van de nieuwe techniek werden fluorescerende signalen gebruikt om gelabelde nucleotide trifosfaten op te sporen op DNA-templates gebonden aan een kwartsdia.
Ondanks beperkingen in de gevoeligheid, snelheid en grootte van de verkrijgbare sequentie was de nieuwe sequencing methode beschreven in PNAS nieuw en toonde voldoende belofte om het oog te trekken van venturekapitalisten die de professor benaderden om te investeren in zijn technologie. Er moet iets geweest zijn over de techniek waarover beleggers op zoek zijn naardit was een eerste , volgens een langdurig medewerker en senior directeur van onderzoek, dr. Timothy Harris … venture beleggers don Ik ben meestal de wetenschappers aan het benaderen, het is andersom !
NASDAQ: HLCS .
True Single-Molecule Sequencing (tSMS TM ) technologie, gevalideerd met de sequencing van de M13 virus genoom zoals beschreven in Science Magazine in april 2008. Het gespecialiseerde tSMS TM platform maakt gebruik van de HeliScope TM Single Molecule Sequencer . Volgens Dr. Harris is dit project in januari 2004 begonnen, en tegen juni 2005 hebben ze succesvol het M13-virus, een medisch relevante sequentie, beschreven die in het wetenschappelijk document zijn beschreven.
TM Werk? Een DNA streng ongeveer 100-200 basisparen wordt in kleinere fragmenten gesneden met restrictie-enzymen, en
polyA -staarten worden toegevoegd. De verkorte strengen worden vervolgens gehybridiseerd aan de Helicos flow cell plate, die miljarden polyT ketens heeft gebonden aan zijn oppervlak. Elk gehybridiseerde sjabloon wordt tegelijkertijd gesorteerd. Daarom kunnen miljarden per run gelezen worden. Etikettering wordt uitgevoerd in "quads" bestaande uit 4 cycli elk, voor elk van de 4 nucleotide bases.Fluorescent-gemerkte basen worden toegevoegd, en een laser in het instrument verlicht het etiket, waarbij een lees wordt gemaakt van welke strengen die specifieke gemarkeerde basis hebben opgenomen. Het label wordt dan gesplitst en de volgende cyclus begint met een nieuwe basis. Nadat de stromingscel met elke basis (4 cycli) is behandeld, is de quad compleet, en een nieuwe begint opnieuw met de initiële nucleotide base.
TM DNA-fragmenten van ongeveer 55 basisparen in lengte lezen. Hoe meer bases in de reeks, hoe lager het percentage strengen dat in een monster kan worden gebruikt, omdat sommige strengen niet langer verlengen tijdens het proces. Voor het lezen van 20 of zo bases kan ongeveer 86% van de strengen worden gebruikt. Voor langer leest (55 + basisparen) daal dit percentage tot ongeveer 50%.
De single-molecule voordeel
Terwijl meerdere andere bedrijven verschillende sequencing-by-synthesetechnologieën bieden met high-throughput platforms, verschillende reagentia, tegen vergelijkbare kosten en voor korte lezingen van 25-40 basisparen, lezen alleen Helicos de DNA-sequentie een nucleotide tegelijkertijd met hun gepatenteerde etiketteringstechniek die gevoelig genoeg is om toe te laten op een enkel molecuul. Andere methoden vereisen dat het DNA versterkt wordt (met behulp van PCR) om meerdere (miljoenen) kopieën voorafgaand aan sequencing te maken. Het introduceert het potentieel voor een significante mate van onnauwkeurigheid als gevolg van verwerkingsfouten door polymerase enzymen tijdens amplificatie.
Vanaf april 2008 was de HeliScopeTM naar verluidt in staat om biljoenen nucleotide bases per dag te volgen.
Helicos is lid van de Coalitie voor Gepersonaliseerde Geneeskunde en heeft
"1000 dollar genoom" subsidie ontvangen. Het $ 1000 genoom in één dag is een geprojecteerd doel dat de sequencer vereist om miljarden bases per uur te verwerken. Momenteel zou het prototype sequencer jaren duren om een volledig genoom te identificeren, wat veel meer dan $ 1000 zou kosten. De toepassingen voor tSMSTM technologie zijn veel, inclusief detectie van genetische varianten bij mensen en andere soorten voor het bepalen van oorzaken van ziekte, antibiotica resistentie in bacteriën, viriliteit in virussen en meer. Het vermogen om een enkel gen zonder amplificatie te detecteren, heeft veel potentiële toepassingen in milieumicrobiologie, omdat genetische technieken vaak gebruikt worden om levensvatbare, niet-cultureel micro-organismen te detecteren of die in grond en andere matrices gevonden worden die isolatie door huidige methoden verbieden. Bovendien geeft de aard van milieuproeven vaak moeilijkheden voor genversterking met behulp van PCR, als gevolg van besmettingsvraagstukken. Deze moeilijkheden zouden echter ook moeten worden overwonnen, teneinde de polymerase enzymen die in tSMSTM gebruikt worden, zonder interferentie te functioneren.
De theorie achter single-molecule sequencing is redelijk eenvoudig, en je zou zich afvragen waarom niemand het eerder heeft gedacht. Hoewel het simpel genoeg klinkt, zijn er veel technische componenten betrokken bij het ontwikkelen van dergelijke platforms en veel uitdagingen om Helicos te houden, met inbegrip van de ontwikkeling van nieuwe chemische reacties en reagentia, platen en high-throughput-lezers.De mogelijkheid om fluorescentie van een enkel label op een enkele basis te detecteren vereist
uiterst gevoelige instrumentatie , en de chemie voor het etiketteren en detecteren van signalen moet precies goed zijn om de interferentie te minimaliseren en trouwbaarheid te optimaliseren van het DNA-polymerase zoals het is toegepast op geïmmobiliseerde templates en gelabelde nucleotiden. Dit zijn enkele van de uitdagingen waarmee Helicos geconfronteerd wordt, omdat deze technologie voortdurend wordt ontwikkeld in de hoop dat hij ooit het $ 1000, 1-daags menselijk genoom levert.