Учёные научились расшифровывать геном человека за 15 минут

Учёные научились расшифровывать геном человека за 15 минут

Компания Oxford Nanopore Technologies продемонстрировала устройство, которое позволит расшифровывать геном человека всего лишь за 15 минут. Разработчики рассказали о новинке на встрече Advances in Genome Biology and Technology и теперь ждут откликов специалистов со всего мира.

Прибор для одноразового использования основан на технологии, которую Oxford Nanopore Technologies разрабатывает не первый год. В её основе, как не сложно догадаться, биологическая пора нанометрового размера, через которую пропускается половина спирали ДНК. Измерение электрической проводимости показывает, какие именно основания проходят через пору.

Чтобы нить ДНК попала в эту нанопору, генетический материал помещают в раствор, содержащий ферменты, которые связываются с каждым концом в спирали. Когда через раствор пропускается электрический ток, нити растаскиваются по сотням маленьких "ямок" в мембране на дне сосуда. Каждое отверстие имеет диаметр не более 10 микрометров.

Внутрь каждого углубления помещён белок α-гемолизин, в его структуре присутствует центральный полый канал диаметром всего 10 нанометров. Попадая в них, ферменты закрепляются на белке и начинают "разрезать" спирали на две нити, запуская каждую из них внутрь поры.

Метод такого прочтения генетического кода был придуман примерно десять лет назад. Однако его долго не могли реализовать, и многие учёные воздерживались от комментариев, желая увидеть результаты реально работающей машины.

Теперь стало известно, что первые работающие по этому принципу устройства под названием MinION поступят в продажу во второй половине 2012 года и будут стоить порядка $900. Многие эксперты обеспокоены, что MinION и его собратья сильно потеснят конкурентов. Среди них, в частности, компания Ion Torrent Systems, которая обещает к концу года начать продажи устройства Ion Proton Sequencer за $1000, которое сможет секвенировать геном человека за один день, а также компания Pacific Biosciences, выпустившая свою технологию в апреле 2011 года. Руководство компании заявляет, что уже в этом году расшифровка ДНК будет обходиться в среднем в $25-40 за гигабазу.

"Пробой пера" для MinION стала расшифровка ДНК бактериофага Phi X. Прибор от Oxford Nanopore прочитал геном, состоящий из 5400 пар оснований (баз), за один подход. Но устройства, которые поступят в продажу в конце года, будут за раз секвенировать 100-килобазные ДНК.

Это гораздо больше, чем те фрагменты, чтение которых могут себе позволить существующие устройства, пишет Nature. Длина в данном случае имеет решающее значение для построения более точной структуры расшифровываемой ДНК (не нужно долго и нудно собирать короткие отрезки в единую цепь).

У новой технологии есть ещё одно весомое преимущество – этот метод неразрушающий. То есть секвенированную последовательность можно ещё раз прогнать через дешифратор. Методика такова, что лишь 4% баз считываются с ошибкой, однако в дальнейшем разработчики попытаются понизить частоту ошибок до показателя 0,1-1%, то есть до уровня точности систем конкурентов.

Кроме того ДНК изначально не нужно преумножать (увеличивать количество одинакового генетического материала), чего требуют многие существующие методы дешифровки.

Представители компании Oxford Nanopore Technologies отметили, что в дальнейшем более сложные устройства GridION будут собираться таким образом, чтобы к считывающим узлам можно было бы добавлять другие элементы, встраивать их в компьютерные кластеры. Так, первая система, которая выйдет на рынок, будет содержать две тысячи нанопор для одновременного считывания нескольких нитей с общей скоростью чтения несколько сотен килобаз в секунду.

В 2013 году начнутся продажи устройств на основе 8000 нанопор. Для сравнения: 20 таких приборов смогут прочитать ДНК человека, которая состоит примерно из трёх гигабаз, всего за 15 минут. Впрочем, работоспособность такого подхода ещё только предстоит доказать. А значит, и появление MinION в клиниках, а также расшифровка последовательности генов человека на ходу — дело не совсем уж ближайшего будущего.

vesti.ru

Похожие новости:
Биологи научились редактировать геном взрослых рыб
Биологи разработали метод внесения изменений в геном модельных животных на поздних стадиях развития. Работа опубликована в журнале Nature, а ее краткое содержание приводит NatureNews. Ученые работали с одним из самых популярных модельных организмов - пресноводной рыбкой данио-рерио (Danio rerio). ..
2012-09-25 1328 0 Технология
0
Учеными создан новый метод редактирования генома
Учеными из Индианы, США, разработана уникальная методика, позволяющая редактировать геном человека еще до зачатия. В этом им помогли стволовые клетки, функционирование которых исследователи обеспечили в искусственной среде. Стало известно, что ученым из университета Индианы удалось редактировать геном еще не родившегося ..
2014-12-17 8108 0 Технология
1
Создана технология, позволяющая безопасно редактировать геном
Учёные из университета Berkley впервые получили возможность с максимальной точностью «ремонтировать» любой участок человеческого генома, сообщает The Independent. Новая генная технология называется Crispr: её сравнивают с программой-редактором, способной менять отдельные буквы в книге, не создавая орфографических ошибок. ..
2013-11-8 1657 0 Технология
1
Стоимость чтения генома снизят до 1000 долларов
Компания Illumina анонсировала выпуск системы HiSeq X Ten, которая, по обещаниям разработчиков, позволит секвенировать геном человека всего за 1000 долларов. Первые системы компания обещает начать отгружать покупателям в марте этого года. Об этом говорится в пресс-релизе ..
2014-01-18 1248 0 Технология
0
Биологи создали неуязвимую бактерию
Американские ученые полностью переписали генетический код кишечной палочки Escherichia coli, внеся в ее геном более 62 тысяч изменений. Полученный микроорганизм будет полностью устойчив ко всем известным вирусам, не сможет обмениваться генами с другими бактериями и будет синтезировать ранее ..
2016-08-20 6875 0 Технология
0
В США научились выращивать репродуктивные органы
Американские ученые из Института регенеративной медицины научились выращивать искусственные пенисы. Они долгое время проводили опыты над кроликами, а теперь готовы поэкспериментировать с людьми, которые пережили операции, получили травму или родились с физическими недостатками, передает The Guardian. Ученые планируют провести ..
2014-10-06 2498 0 Технология
2
ЕС создаст цифровую модель мозга человека за €1 млрд
Еврокомиссия выделяет космическую сумму, более €1,2 млрд, на вполне земные научные цели: создание максимально точной компьютерной модели человеческого мозга, которая объединит все современные научные знания об этом органе. Над проектом будут работать 80 групп учёных ..
2013-05-29 1448 0 Технология
0
Томография позволит следить за активностью генов мозга
Ученые из Калифорнийского технологического института предложили принципиально новый метод наблюдения за активностью генов в глубинных тканях организма, который основан на диффузионной магнитно-резонансной томографии. Препринт статьи был выложен на сайте bioRxiv.Суть метода заключается в изменении проницаемости клеточных мембран ..
2016-01-29 1292 0 Технология
2
Японцы научились выбраковывать дефектные стволовые клетки
Ученые из Центра прикладных исследований индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (iPS-клеток) Киотского университета (Kyoto University, Япония) под руководством нобелевского лауреата, профессора Синъи Яманаки (Shinya Yamanaka), нашла способ выбраковки дефектных стволовых клеток, из которых развивается раковая опухоль. Как сообщает ..
2013-11-19 1787 0 Технология
0
Генетики научились восстанавливать цвет глаз по ДНК
Польско-голландская группа генетиков научилась восстанавливать цвет глаз и волос человека на основе анализа древней ДНК. Работа исследователей принята к публикации в журнале Investigative Genetics, а ее краткое содержание можно прочитать на сайте издания. В новом исследовании ученые применили ..
2013-01-14 1939 0 Технология
0
Новый анализатор ДНК выдаёт генетический портрет преступника за 25 минут
Японская компания NEC сообщила о создании нового портативного анализатора ДНК, который поможет существенно ускорить расследование преступлений. Дело в том, что весь процесс "расшифровки" от введения образца биологического материала до получения подробных результатов занимает всего 25 минут. Анализ включает ..
2012-11-29 1587 0 Технология
0
Учёные научились менять цвет глаз
Доктор утверждает, что он может превратить карие глаза в голубые (но он не может изменить их обратно). Вы когда-нибудь хотели быть голубоглазым мальчиком? Вы скоро сможете им стать, поскольку доктор признался, что может надолго изменить цвет глаз человека всего за 20 секунд. Доктор ..
2011-11-3 4095 1 Технология
0
Биологи пересадили мыши волосы, созданные из стволовых клеток
Японским биологам удалось вырастить из стволовых клеток мыши полноценные волосяные луковицы и успешно пересадить их на затылок грызуна, абсолютно лишенного шерсти от рождения, как сообщается в статье, опубликованной в научном журнале Nature Communications. На протяжении последних двух десятилетий биологи ..
2012-04-23 2145 0 Технология
0
Наночастицы научились обманывать иммунную систему
Исследователи из университета Пенсильвании научились защищать предназначенные для доставки лекарств наночастицы от действия макрофагов, снабдив их соответствующим пептидом из системы распознавания «свой»-«чужой». Работа опубликована в журнале Science, а ее краткое содержание приводит ScienceNow. Для защиты наночастиц ученые использовали последовательность белка CD47, который содержится ..
2013-02-22 1723 0 Технология
0
Ученые впервые изменили гены в эмбрионе человека
Китайские ученые впервые модифицировали геном человеческих зародышей. О результатах очень спорных с этической точки зрения экспериментов, слухи о которых ходили с марта 2015 года, сообщается на страницах журнала Protein & Cell. Коротко об исследовании рассказало издание ..
2015-04-26 1779 0 Технология
0