Vezetők egy molekula technológiában
Annak ellenére, hogy korlátozott az érzékenység, a sebesség és az elérhető szekvencia nagysága, a PNAS-ban leírt új szekvenálási eljárás újszerű volt, és elégséges ígéretet tett arra, hogy elkapja a kockázatitőke-befektetők figyelmét, akik a professzorhoz fordultak a technológiájába való beruházás terén. Biztos volt valami a technikával kapcsolatban, amit a befektetők keresnek, hiszen ez volt az első - állítja a Timothy Harris egy hosszú idejű munkatárs és a kutatás vezető igazgatója szerint ... a kockázati befektetők általában nem megközelítik a tudósok, fordítva van !
A PNAS kiadvány 2003. április 1-jén jelent meg, az új vállalat finanszírozásának első fordulója 2003. december 19-én kezdődött, és 2004. január 2-án a Helicos 5 alkalmazottal nyitotta meg kapuit, köztük Dr. Harris méréstechnikai és egy molekulaspecifikus szakember. A Helicos jelenleg a Cambridge MA, USA-ban helyezkedik el, és két beruházási finanszírozás után és 2007. május 27-én az IPO-ként nyilvánosan forgalomba került a NASDAQ: HLCS .
A Helicos specializálódott a genetikai elemzési technológiákra, nevezetesen a True Single-Molecule Sequencing (tSMS TM ) technológiára, amelyet az M13 vírus genom szekvenálásával validáltunk a Science Magazine 2008 áprilisában leírt módon. A speciális tSMS TM platform a HeliScope TM Single Molecular Sequencer .
Dr. Harris szerint ez a projekt 2004 januárjában kezdődött, és 2005 júniusáig sikeresen szekvenálta az M13-as vírust, amely a Science-dokumentumban leírt, orvosilag releváns szekvencia.
Hogyan működik a tSMS TM ?
A 100-200 bázispárból álló DNS-szálat kisebb fragmensekre vágjuk restrikciós enzimekkel és poliA farokokat adunk hozzá. A rövidített szálakat ezután hibridizálják a Helicos áramlási cellatábellel, amely milliárd poliT láncok kötődnek a felületéhez. Minden egyes hibridizált sablont egyszerre szekvenálunk. Ennélfogva milliárd per futás olvasható. A címkézés "négyesben" történik, amely mindegyik 4 ciklusból áll, mindegyik 4 nukleotidbázis esetében. Fluoreszcens jelölésű bázisokat adnak hozzá, és a lézer a műszerben megvilágítja a címkét, és olvassa el, hogy melyik szálak vették fel ezt a jelzett bázist. Ezután a címke elhasad, és a következő ciklus új bázissal kezdődik. Miután az áramlósejtet minden egyes bázissal (4 ciklus) kezeltük, a quad teljes, és egy újabbat kezdünk a kiindulási nukleotid bázissal.
A HeliScope TM jelenleg kb. 55 bázispár hosszúságú DNS-fragmentumokat képes olvasni. Minél több bázis a szekvenciában, annál alacsonyabb a mintákban használható szálak százalékos aránya, mivel egyes szálak megszűnnek a folyamat során.
20 vagy ennél több bázis olvasható, a szálak kb. 86% -a használható. Hosszabb olvasás esetén (55+ bázispár) ez a százalékarány körülbelül 50% -ra csökken.
Az Egymolekuláris Előny
Miközben számos más cég különböző szintetizáló technológiákat alkalmaz, nagy teljesítményű platformokkal, különböző reagensekkel, összehasonlítható költségekkel és 25-40 bázispár rövid olvasással, csak a Helicos olvassa egyszerre a DNS-szekvenciát egy nukleotidnak szabadalmaztatott amely elég érzékeny ahhoz, hogy egyetlen molekulán olvasható legyen. Más módszerek szerint a DNS-t amplifikálni kell ( PCR alkalmazásával ) többszörös (millió) példány előállításához a szekvenálás előtt. Ez bemutatja a polimeráz enzimek feldolgozási hibáinak nagymértékű pontatlanságát az amplifikáció során.
A HeliScopeTM 2008 áprilisa óta naponta több milliárd nukleotidbázist képes szekvenciálni.
A Helicos a Personalized Medicine Coalition tagja, és "1000 dolláros genom" támogatásban részesült. Az 1000 dolláros genom egy nap alatt egy előre jelzett cél, amelyhez a szekvencerrel óránként több milliárd bázist kell feldolgozni. Jelenleg a prototípus-szekvenszer évekre tehet egy egész genom azonosítását, ami több mint 1000 dollárba kerülne.
A tSMSTM technológia alkalmazásai sokak, beleértve az emberekben és más fajokban található genetikai változatok kimutatását a betegség okainak meghatározására, az antibiotikum rezisztenciára a baktériumokban, a virilitásban és másakban. Az egyetlen gén kimutatásának képessége anélkül, hogy kimutatná az amplifikációt, számos lehetséges felhasználási módot tartalmaz a környezeti mikrobiológiában, mivel genetikai módszereket alkalmaznak gyakran az életképes, nem tenyészthető mikroorganizmusok kimutatására vagy a talajban és más mátrixokban található olyan sejtekben, amelyek megakadályozzák a jelenlegi módszerekkel történő izolálást. Ezenkívül a környezeti minták jellege gyakran nehézségekkel jár a gén amplifikálásához a PCR alkalmazásával, a szennyeződések miatt. Ezeket a nehézségeket azonban meg kell oldani annak érdekében, hogy a tSMSTM-ben alkalmazott polimeráz enzimek interferencia nélkül működjenek.
Az egymolekulas szekvenálás mögött álló elmélet eléggé alapvető, és talán azon tűnődsz, hogy miért senki nem gondolt erre. Bár elég egyszerűnek hangzik, sok technikai elem van benne az ilyen platformok kialakításában, és sok kihívás van ahhoz, hogy a Helicost elfoglalja, beleértve az új kémiai reakciók és reagensek, lemezek és nagy teljesítményű olvasók fejlesztését. Az egyetlen címke egyetlen bázisban történő fluoreszcenciájának kimutatására rendkívül érzékeny műszerekre van szükség, és a jelzések címkézésére és kimutatására szolgáló kémiának meg kell felelnie az interferencia minimalizálására és a DNS-polimeráz hűségének optimalizálására , mivel az immobilizált sablonokra és címkézett nukleotidok. Ezek azok a kihívások, amelyekkel a Helicos szembesül, mivel tovább fejleszti ezt a technológiát azzal a reményben, hogy egy nap az 1000 dolláros 1 napos emberi genomot szállítja.