Vodje v tehnologiji enolične molekule
Kljub omejitvam v občutljivosti, hitrosti in velikosti dosegljivega zaporedja je bila nova metoda zaporedja, opisana v PNAS, nova in pokazala zadostno obljubo, da bi ujela v oči tveganih kapitalistov, ki so se obrnili na profesorja o vlaganju v svojo tehnologijo. Mora obstajati nekaj o tehniki, ki so jih vlagatelji tveganega kapitala iščejo, saj je bilo to prvo , po mnenju dolgoletnega uslužbenca in višjega direktorja za raziskave dr. Timothyja Harrisa ... vlagatelji vlagateljev običajno ne pristopijo znanstveniki, to je obratno !
Objava PNAS je bila objavljena 1. aprila 2003, prvi krog financiranja novega podjetja se je začel 19. decembra 2003, 2. januarja 2004 pa je Helicos odprl svoja vrata s 5 zaposlenimi, med njimi dr. Harris, strokovnjak za merjenje in tehnologijo enojne molekule. Helicos se trenutno nahaja v Cambridgeu MA, ZDA in po dveh krogih financiranja naložb in od 27. maja 2007 se je javno objavil pod NASDAQ: HLCS .
Helicos je specializiran za genetske analitske tehnologije, zlasti tehnologijo True Sequencing Single-Molecule Sequencing (tSMS TM ) , potrjeno s sekvenciranjem genomov virusa M13, kot je opisano v Reviji Science aprila 2008. Specializirana platforma tSMS TM uporablja HeliScope TM Single Molecule Sequencer .
Po mnenju dr. Harrisa se je ta posebni projekt začel januarja 2004, do junija 2005 pa so uspešno zaporedje virusa M13, medicinsko relevantnega zaporedja, opisanega v znanstvenem dokumentu.
Kako deluje tSMS TM ?
DNA DNA okoli 100-200 baznih parov se razrežemo na manjše fragmente z uporabo restrikcijskih encimov , dodamo pa repa polyA . Skrajšane pramene se nato hibridizirajo na celično ploščo Helicosove tokove, ki ima na površini več milijard verig poliT . Vsaka hibridizirana predloga je takoj zaporedna. Zato lahko beremo milijarde na tek. Označevanje se opravi v "štirikolesnikih", ki je sestavljen iz štirih ciklov, za vsako od 4 nukleotidnih baz. Dodajo se fluorescentne baze in laser v instrumentu osvetljuje oznako, pri čemer se berejo, katere pramene so prevzele to posebno označeno bazo. Nalepka se nato odcepi in naslednji cikel se začne z novo bazo. Ko je pretočna celica obdelana z vsako bazo (4 cikla), je kvadra popolna in nova se začne znova z začetno nukleotidno bazo.
Trenutno lahko HeliScope TM bere DNA fragmente dolžine približno 55 baznih parov. Več baz v zaporedju, nižji je odstotek pramenov, ki se lahko uporabijo v vzorcu, ker nekatere pramene med procesom prenehajo podolgovati.
Za branje z 20 bazami lahko uporabimo okoli 86% pramenov. Za daljše branje (55 + baznih parov) se ta odstotek zmanjša na približno 50%.
Prednost enomolekul
Medtem ko več drugih podjetij ponuja različne tehnologije zaporedja po sintezi z visoko zmogljivimi platformami, različnimi različnimi reagenti, primerljivimi stroški in kratkim branjem 25-40 baznih parov, le Helicos bere sekvenco DNA enemu nukleotidu hkrati s svojim patentiranim ki je dovolj občutljiva, da omogoča branje na eni molekuli. Druge metode zahtevajo, da se DNA pomnoži (z uporabo PCR ), da naredi več (milijone) kopij pred zaporedjem. Uvaja potencial za precejšnjo stopnjo netočnosti zaradi napak pri obdelavi s polimeraznimi encimi med ojačanjem.
Od aprila 2008 je HeliScopeTM po poročanju sposoben zaporedje milijarde nukleotidnih baz na dan.
Helicos je član Koalicije za osebno medicino in je prejel sredstva za donacije "$ 1000 genomov" . Genom iz $ 1000 v enem dnevu je predviden cilj, ki bi zahteval, da sekvencer obdeluje milijarde baz na uro. Trenutno bi prototipni sekvencer potreboval nekaj let, da bi identificiral celoten genom, ki bi stalo veliko več kot 1000 dolarjev.
Vloge za tehnologijo tSMSTM so številne, vključno z odkrivanjem genetskih variant pri ljudeh in drugih vrstah za določanje vzrokov bolezni, odpornosti na antibiotike pri bakterijah, viruse v viruse in več. Sposobnost odkrivanja posameznega gena brez ojačitve ima veliko potencialnih uporab v okoljski mikrobiologiji, saj se genetske tehnike pogosto uporabljajo za odkrivanje živih, netkulturnih mikroorganizmov ali tistih, ki jih najdemo v tleh in drugih matricah, ki s sedanjimi metodami prepovedujejo izolacijo. Poleg tega narava okoljskih vzorcev pogosto povzroča težave pri ojačevanju genov z uporabo PCR zaradi težav z onesnaženjem. Vendar pa je treba te težave premagati, da bi polimerazni encimi, ki se uporabljajo v tSMSTM, delovali brez motenj.
Teorija posameznih molekulskih zaporedij je precej osnovna, zato se lahko sprašujete, zakaj nihče še ni razmišljal o tem. Čeprav je to dovolj preprosto, obstaja veliko tehničnih komponent, ki so vključene v razvoj takšnih platform in številni izzivi, s katerimi bi bil Helicos zaposlen, vključno z razvojem novih kemičnih reakcij in reagentov, plošč in bralcev z visoko zmogljivostjo. Sposobnost zaznavanja fluorescence posamezne etikete na eni bazi zahteva zelo občutljive instrumente , kemija za označevanje in zaznavanje signalov pa mora biti ravno prav, da zmanjša interferenco in optimizira zvestobo DNA polimeraze, kot se uporablja za imobilizirane predloge in označuje nukleotidi. To so nekateri izzivi, s katerimi se spopada Helicos, saj še naprej razvija to tehnologijo v upanju, da bo nekega dne dostavil 1000-dnevni, enodnevni človeški genom.