Máme najmenší DNA sekvenátor na svete

Autor: Mária Džunková | 19.4.2015 o 2:56 | (upravené 19.4.2015 o 3:02) Karma článku: 11,68 | Prečítané:  4808x

Pred pár týždňami sme začali testovať najmoderneší DNA sekvenátor, ktorý je tak maličký, že sa zmestí do dlane. Stojí len 1000 eur.

Tento zázrak nesekvenuje len DNA, ale tiež aj RNA a vraj dokáže sekvenovať aj proteiny. Volá sa MinION. Vytvorila ho firma Oxford Nanopore Technologies a ponúka ho len za 1000 eur. Takže je to nielen najmenší ale aj najlacnejší DNA sekvenátor na svete. Len tak pre porovnanie: jeden z najrozšírenejších next-generation sekvenátorov, ktoré sú schopné osekvenovať státisíce kúskov DNA naraz, je podľa mňa Illumina MiSeq. MiSeq sme kúpili asi pred pol rokom, písala som o tom nedávno. MiSeq stojí okolo 100 000 eur a tiež neustále musíte kupovať predpísané chemikálie, ktoré sú potrebné na prípravu vzoriek. Jeho výkonnejší brat HiSeq stojí vraj viac než 600 000 eur, ten sa ale používa len v obrovských sekvenančných centrách, kde sekvenujú celé dlhokánske rastlinné, zvieracie alebo ľudské genómy alebo tisíce vzoriek.

V Oxford Nanopore Technologies asi chceli vytvoriť sekvenátor, ktorý bude dostupný v akomkoľvek laboratóriu a v budúcnosti možno súčasťou ambulancií praktických lakárov. Pred dvoma týždňami som bola na jednej medzinárodnej konferencii o sekvenovaní fekálnych baktérií a sympatický francúzsky mikrobiológ Stanislav Dusko Ehrlich tam pri záverečnej otvorenej diskusii zavtipkoval o tom, ako bude diagnostika baktérií z výkalov vyzerať v budúcnosti. Ráno sa zobudíte, pôjdete na záchod, utriete sa a vzorku priložíte k malinkému DNA sekvenátoru napojenému k vášmu smartfónu. Kým sa osprchujete, mobil vám vypočíta, či sú vaše fekálne baktérie v poriadku a podľa toho vám navrhne, aké jedlo by ste mali na obed zjesť, prípadne rovno vyberie nejakú dostupnú reštauráciu a naplánuje do nej cestu.

Na našom MinIONe ešte poriadne nesekvenujeme, zatiaľ ho len testujeme, je to ešte len beta verzia. Aj keď bola jeho cena naozaj nízka, kúpiť si ho nemôže hocijaké laboratórium, len to, ktoré výrobca vyberie. Oxford Nanopore totiž chce tento prístroj ešte vylepšiť, a preto potrebuje na jeho testovanie spolupracovníkov, ktorí už majú so sekvenovaním skúsenosti. Zatiaľ máme len sekvenovať vzorky, ktoré nám pošlú oni a my im musíme poslať naspäť dáta, ako sekvenovanie dopadlo. Potom môžeme začat sekvenovať aj vlastné vzorky na naše vlastné výskumné projekty, ale podmienka bola, že tento minisekvenátor nemôžeme zaradiť medzi komerčné služby nášho sekvenačného centra.

MinION robí vraj zatiaľ ešte dosť veľa chýb, ktoré sú dané princípom, na akom pracuje. Skoro všetky súčasné next-generation sekvenátory pracujú s fragmentami DNA, ktoré boli tesne pred sekvenovaním rozdelené na dva oddelené reťazce. K jednému  z týchto originálných reťazcov sa pomocou enzýmu polymeráza priraďujú nukleotidy A, C, T, G, a testuje sa, ktorý z nich komplementárne pasuje k originálnej sekvencii DNA. Originálne A sa spojí s T, C s G, T s A a G s C. Keď dôjde k pripojeniu správneho nukleotidu, vyšle sa svetelný signál, ktorý zachytí kamera a spracuje počítač. V tomto procese sa môžu vyskytovať nejaké chybičky, ale sekvencia zvykne byť na 99 % správna, v závislosti na type sekvenátora.

MinIONe ale funguje na inom princípe. V ňom sa žiaden komplementárny reťazec DNA nevytvára. Vzorka sa pripravuje tak, že sa kúsky DNA spoja s adaptormi, ktoré DNA molekuly navedú do miniatúrnych otvorov – nanopórov. DNA nimi prekĺzne pomocou enzýmu, ktorý reguluje jej rozdelenie na dva reťazce a kontroluje rýchlosť, akou reťazec nanopórom prechádza. Každý zo štyroch rôznych nukleotidov spôsobí špecifické zmeny elektrického napätia, ktoré zaznamená mikrosenzor a odošle do počítača, ku ktorému je MinION pripojený cez USB kábel. Hovorí sa, že MinION má problémy prečítať DNA sekvencie, kde ide za sebou veľa rovnakých nukleotidov. Verím, že to sa postupom času určite nejako vylepší. Na nasledujúcom obrázku zo stránky Oxford Nanopore Technologies môžete vidieť, ako nukleotidy prechádzajú nanopórmi, každý z nich spôsobí iné mikroelektrické zmeny. Zdá sa, že tieto zmeny nie sú tak ľahko rozoznateľné, ak ide veľa rovnakých nukleotidov za sebou.

Ako prechadzajú nukleotidy cez nanopóryAko prechadzajú nukleotidy cez nanopóry (www.nanoporetech.com)

Veľká výhoda tohoto minisekvenátora je, že dokáže prečítať DNA fragmenty dlhé aj 40 000 nukleotidov, zatiaľ čo normálne next-generation sekvenátory dokážu prečítať len 500-1000 písmen. Tieto krátke sekvencie sa potom musia v počítači spojiť do jednej dlhej sekvencie. Niekedy je to však ťažké, lebo počítač sa nemusí správne rozhodnúť, ako fragmenty pospája.

MinION teda môže byť veľmi užitočný pri sekvenovaní organizmov, ktoré obsahujú problematické úseky. Aj keď s chybami, jeho dlhé sekvencie môžu poslúžiť na rozlúštenie poradia krátkych fragmentov, ktoré by sa mohli získať na inom sekvenátore bez chýb. Prednedávnom sa však publikovali už aj celé genómy baktérií poskladané čisto len z MinION sekvencií. Práve MinION sa osvedčil pri rozlúštení sekvencie genómu nového kmeňa Salmonelly, ktorá mala v porovnaní s referenčným genónom poprehadzované úseky. Toto poprehadzovanie je možné odhaliť aj inými spôsobmi, ale vďaka MinIONu sa to stalo veľmi jednoduché. Verím, že raz možno bude slúžiť na odhalenie rezistancie/citlivosti na antibiotiká u baktérií odobratých priamo v ambulacii u lekára a umožní tak vybrať správne liečivo na počkanie.

 

Páčil sa Vám tento článok? Pridajte si blogera medzi obľúbených a my Vám pošleme email keď napíše ďalší článok
Pridaj k obľúbeným

Hlavné správy

KOMENTÁRE

Van der Bellen nevyhral, to len populizmus porazil sám seba

Miloš Zeman sa tešil predčasne. Ukazuje sa, že víťazstvá radikálov či populistov nie sú ani v dnešnej dobe samozrejmosťou.

KOMENTÁRE

Renzi dal sám sebe mat. Dostala ho aj Európa?

Taliansky výsledok je politicky nepomerne ďalekonosnejší než rakúsky.

SVET

Taliansky premiér Renzi po prehre v referende podá demisiu

Hlasovanie zaznamenalo vysokú účasť.


Už ste čítali?