Podivuhodný kapesní sekvenátor s USB portem?

Představte si, že máte sekvenátor o rozměrech většího flashdisku. Elegantní krabička, do níž vstříknete zkoumaný vzorek, a pak ji zasunete do USB zástrčky obyčejného počítače, který po příjemně krátké době vyplivne požadovanou sekvenci DNA. Bláznivá fikce vzdálené budoucnosti? Společnost Oxford Nanopore nedávno takovou vychytávku ohlásila na floridské konferenci Advances in Genome Biology and Technology a chystá se ji brzy prodávat.

Zařízení se jmenuje MinION a využívá zajímavou technologii nanopórů. Vlákna DNA se při ní prohánějí stovkami nepatrných otvorů, nanopórů, které jsou miniaturními elektrodami napojené na mikročip ASIC (application specific integrated circuit), schopný v tomto případě bleskovou rychlostí číst nepatrné změny elektrického proudu. Ten se mění vždy při průchodu jednotlivých bází čtené DNA, protože různé báze mají mírně odlišný tvar a rozdílně s nanopórem interagují. Dlouhá léta se pro tyto účely používal bakteriální alfa hemolysin, občas i mykobakterium smegmatis porin A. Experimentuje se i se syntetickými membránami proděravělými nanootvory, případně s hybridními proteinovými nanopóry na syntetické membráně, což se týká i MinIONu. Při analýze DNA nanopóry z Oxford Nanopore lze číst poměrně velké kusy DNA najednou, což celé sekvenování pochopitelně zjednodušuje. První verze MinIONu obsahuje jeden ASIC čip s 512 napojenými nanopóry, které pracují současně. Připravovaná druhá generace MinIONů by měla mít tyto čipy dva. Oxford Nanopore spolupracoval při vývoji těchto čipů s  vývojáři vojenských projektů v americkém San Diegu. Pokud všechno půjde dobře, tak mi počátkem roku 2013 měla být k dispozici konfigurace s více než 8 tisíci nanopóry najednou.

Společnost Oxford Nanopore, která je spin-offovým podnikem Oxfordské univerzity, podle komentátorů s MinIONem dost šokovala klíčové konkurenty, například kalifornské společnosti Illumina a Life Technologies. Trh se čtením sekvencí DNA se bouřlivě rozvíjí a teď tohle. MinION, jehož jedna jednotka přijde na 900 dolarů, neskrývá ambice stát se praktickým pomocníkem mnoha různých profesí, od producentů osiva a inspektorů potravin až po terénní biology. Dvacet MinIONů zapojených do soustavy GridION, v ceně zhruba 5 tisíc dolarů, by prý mělo přečíst jeden lidský genom za 15 minut. Konkurenční Ion Proton Sequencer od Life Technologies to zvládne za 150 tisíc dolarů a trvá mu to celý jeden den. Jestliže by MinIONy a GridIONYy obstojně fungovaly za přijatelnou cenu, velmi by změnily tvář terénní a aplikované vědy.

Odborníci očekávají nanopórové mašiny na čtení DNA už celá desetiletí. Podstata technologie je známa od počátku devadesátých let, její vývoj se ale vlekl. Očividně to nebylo vůbec snadné. Ba co víc, není takový MinION zatím jenom přeludem? Jisté problémy přiznávají i v Oxford Nanopore. MinIONy prozatím čtou DNA s poměrně nepříjemnou čtyřprocentní chybou, což se vývojáři chystají do druhé poloviny letošního roku výrazně vylepšit, společně s prodloužením jednoho souvislého čtení DNA na 100 tisíc bází. To ale není všechno. Mnozí odborníci jsou i tak velmi skeptičtí. Mikrobiolog Jonathan Eisen z Kalifornské univerzity v Davisu prohlásil, že kdyby všechno kolem MinIONu byla pravda, nakoupil by je hned zítra. Už jenom ta cena a možnost strčit je do kapsy, to je jak sen. Začátek lidového sekvenování. Viděl prý už ale hodně ambiciózních firemních prezentací, z nichž pak nakonec nic moc nebylo.

Greg Lucier z Life Technologies se nechal slyšet, že si u nich také hráli s technologií nanopórů, ale časem toho nechali, protože jim nanopóry nepřišly dostatečně přesné. Podle něj není cesta, jak při čtení sekvencí se standardním počítačem data z nanopórů rozumně zužitkovat. Na druhou stranu, tohle je úhlavní konkurence Oxford Nanopore, takže, věřte jim to ... Ať je to tak či onak, letos v zimě bychom měli vědět víc.

Autor: RNDr. Stanislav Mihulka Ph.D.

Líbil se Vám tento článek? Doporučte jej svým známým.

Použité zdroje:

Originální studie:

Připraveno podle: Nature News 17.2. 2012, Oxford Nanopore Technologies Press Release 17.2. 2012.

Další použité zdroje:

Wikipedia (Nanopore sequencing).

Obrazové přílohy:

MinION v dlani. Kredit: Oxford Nanopore. http://www.wired.com/wiredenterprise/wp-content/uploads//2012/03/Oxford-Nanopore-MinION.jpeg

Nanopór. Kredit: Oxford Nanopore, iemedia. http://media.economist.com/images/images-magazine/2011/03/12/tq/20110312_tqp001.jpg

Lidé z Oxford Nanopore. Kredit: Oxford Nanopore. http://b.vimeocdn.com/ts/256/853/256853433_640.jpg