„Nanoporų-igalintas genų sekos nustatymas gali pakeisti DNR analizę.Genetikai mėgsta lyginti pažangą savo srityje su didžiuliu naujovių kompiuteriuose greičiu. Ten dideli, lėti pagrindiniai kompiuteriai išsivystė į greitus, vidutinio dydžio stalinius kompiuterius, o paskui į kišeninio dydžio superkompiuterius, žinomus, kaip išmanieji telefonai. Panašiai 2003 m. buvo paskelbta pirmojo žmogaus genomo sekos nustatymas, vykstant didelei pompai ir triukšmui. Šios sekos nustatymas truko 13 metų ir kainavo apie 3 mlrd. dolerių. Praėjus dviem dešimtmečiams, žmogaus genomo sekos nustatymas atsieis jums apie 600 dolerių ir gali būti atliktas per savaitę.
Gordonas Sanghera, to paties pavadinimo Didžiosios Britanijos universitetiniame mieste įsikūrusios firmos „Oxford Nanopore“ vadovas, mano, kad vis dėlto yra vietos padaryti daugiau. Jo įmonė turėjo debiutuoti Londono vertybinių popierių biržoje. Jos technologija, nanoporų-įgalintas sekos nustatymas, gali sumažinti genų analizės išlaidas ir sutrumpinti laiką nuo dienų iki valandų ar net minučių. Tuo pačiu metu, kaip ir išmanieji telefonai, naudodamiesi skaičiavimu, genų sekos nustatymo aparatai gali būti pakankamai maži, kad tilptų kišenėje, o ne darbalaukyje.
Nanoporų-įgalintam sekos nustatymui naudojamos inžinerinės baltymų versijos, kurios gamtoje atveria skylutes ląstelių membranose, kad jonai (elektra įkrauti atomai, tokie kaip kalis ir chloras) galėtų patekti ir išeiti. Šie baltymai naudojami skylėms membranoje, skiriančioje dvi kameras, pripildytas skysčio, pradurti, ir įjungiama elektros srovė. Tada DNR, kurią reikia sekti, tiekiama per skylę. DNR saugo savo informaciją, naudodama keturias skirtingas chemines bazes, sutrumpintas kaip A, C, G ir T. Kiekvienas iš jų turi skirtingą formą ir iš dalies blokuoja poras. Tai sukelia skirtingus srovės svyravimus, leidžiantį skaityti bazių seką.
Sanghera sako, kad nanoporų-įgalinto sekos nustatymo idėja kilo dešimtajame dešimtmetyje. Tačiau jos komercializavimas užtruko daug metų. Vienas triukas yra užtikrinti, kad DNR molekulės judėtų per poras nuspėjamu greičiu-ir niekada negrįžtų atgal-tai, ką įmonė išsprendė specialiai sukurta molekuline terkšle. Biologinius technologijos elementus integruoti su siliciu buvo sudėtinga. Ir pora savaime nejaučia atskirų bazių, bet jaučia jų derinius. Šių signalų vertimas atliekamas, naudojant mašininį mokymąsi - technologiją, kuri atsirado tik per pastaruosius kelerius metus.
Nanoporų-įgalintas sekos nustatymas suteikia keletą pranašumų, palyginti su kitais metodais. Jo kompaktiškumas yra vienas iš tokių pranašumų. Mažiausias „Oxford Nanopore“ gaminys, „MInION“, yra stambaus mobiliojo telefono dydžio. Esami sekvenatoriai primena šaldytuvus-šaldiklius arba (geriausiu atveju) mikrobangų krosneles. „MInION“ smulkumas leidžia atlikti lauko analizę, nereikia siųsti mėginių į tolimą laboratoriją. Jis buvo naudojamas visur - nuo Norvegijos ledynų iki Velso anglies kasyklų iki Tarptautinės kosminės stoties.
Kitas privalumas yra greitis. Ankstesnės technologijos suskaldė DNR į fragmentus, padarė kopijas ir pažymėjo jas fluorescencinėmis cheminėmis medžiagomis. Tam reikia laiko. Manoma, kad viso žmogaus genomo sekos nustatymo rekordas yra 13 valandų. Oksfordo „Nanopore“ mano, kad tai gali reguliariai sumažinti iki kelių valandų. Be to, nanoporų metodas suteikia nuolatinį nuskaitymą. Kiti metodai duoda rezultatą tik pabaigoje.
Tuo tarpu susmulkinus DNR į mažus fragmentus, sunku išsiaiškinti, kas vyksta regionuose, kuriuos sudaro pasikartojančios sekos. Įrenginiai, kurių pagrindą sudaro nanopora, gali nuskaityti milijonų bazių ilgio DNR fragmentą, taip suteikiant aiškesnį vaizdą apie tai, kas vyksta. Ir jie gali jausti metilinimą-cheminę bazių modifikaciją, kuri yra svarbi priemonė, kuria organizme reguliuojama genų ekspresija.
Paleidimo seka
Popieriuje nanoporų-įgalintas sekos nustatymas skamba transformuojančiai. Ar tai išsipildys realybėje, dar neaišku. Kaip ir visi geri technologijų kūrėjai, „Oxford Nanopore“ dar neturi pelno, nors tikisi tai padaryti per penkerius metus. (Jos nuostoliai pernai siekė 73 mln. svarų sterlingų, arba 98 mln. dolerių, o pajamos siekė 114 mln. svarų.) Banko „Jefferies“ analitikas Julianas Robertsas teigia, kad pasaulinė genų sekos rinka yra verta 7,5 mlrd. dolerių per metus ir auga dešimtimis [procentų] per metus-sveika, bet ne įspūdinga“. Joje dominuoja San Diege įsikūrusi įmonė „Illumina“.
Tačiau, sako p. Robertsas, kaip ir kompiuterių atveju, geresnės technologijos gali sukelti naujų panaudojimo būdų, todėl rinka tampa didesnė. Pigus, realaus laiko, genų sekos nustatymas gali paskatinti viską, pradedant nuo vėžio gydymo (tyrėjai Norvegijoje nori jį panaudoti smegenų auglių genomams skaityti operacijos metu), įskaitant aplinkos modeliavimu ir baigiant ligų stebėjimu (sekos nustatymas naudingas COVID-19 pandemijoje, kad sužinoti, kokį viruso variantą turi pacientas. Ši programa, visų pirma, yra aukščiausias prioritetas daugelio epidemiologų mintyse).
Firmos pasirinkimas įtraukti į sąrašą Londone, o ne Amerikoje prieštarauja įprastinei išminčiai, kuri teigia, kad Amerika siūlo taupesnius investuotojus, kurie šiandien yra labiau pasirengę toleruoti nuostolius, kad rytoj gautų didelę išmoką. Ir firma tikisi, kad kol kas liks britiška. Jos akcijų struktūra suteikia dr. Sangherai (arba, jei jis nepasiekiamas, dviems kitiems vyresniesiems vadovams) galimybę blokuoti nepageidaujamus perėmimus. Ponas Robertsas nurodo pavyzdį „Solexa“ - britų firmos, kurią „Illumina“ 2006 metais nusipirko už 600 mln. Šiais laikais „Solexa“ technologija yra „Ilumina“ verslo pagrindas, o amerikiečių kompanijos vertė yra 64 mlrd. dolerių“. [1]
1. "A hole in one? Sequencing genetic material." The Economist, 2 Oct. 2021, p. 66(US).
Komentarų nėra:
Rašyti komentarą