Liderzy w technologii jednocząsteczkowej
Pomimo ograniczeń w czułości, szybkości i wielkości uzyskiwanej sekwencji, nowa metoda sekwencjonowania opisana w PNAS była nowatorska i wykazała wystarczającą obietnicę przyciągnięcia uwagi inwestorów, którzy zwrócili się do profesora o inwestowanie w jego technologię. Musiało być coś w tej technice, której poszukiwali inwestorzy, jako pierwsi , według długoletniego pracownika i starszego dyrektora ds. Badań, dr. Timothy'ego Harrisa ... inwestorzy typu "venture" zwykle nie podchodzą naukowcy, jest odwrotnie !
Publikacja PNAS została opublikowana 1 kwietnia 2003 r., Pierwsza runda finansowania dla nowej firmy została zainicjowana 19 grudnia 2003 r., A 2 stycznia 2004 r. Helicos otworzył swoje drzwi 5 pracownikami, w tym dr Harris, specjalista z zakresu nauk pomiarowych i technologii jednocząsteczkowych. Helicos znajduje się obecnie w Cambridge MA w USA, a po 2 rundach finansowania inwestycji, a od dnia IPO 27 maja 2007 r., Jest obecnie notowany na giełdzie NASDAQ: HLCS .
Helicos specjalizuje się w technologiach analizy genetycznej, w szczególności technologii True Single Molecule Sequencing (tSMS TM ) , zatwierdzonej przez sekwencjonowanie genomu wirusa M13, jak opisano w Science Magazine w kwietniu 2008 r. Specjalna platforma tSMS TM korzysta z HeliScope TM Single Sekwencer cząsteczki .
Według dr. Harrisa, ten konkretny projekt rozpoczął się w styczniu 2004 r., A do czerwca 2005 r. Pomyślnie zsekwencjonowali wirusa M13, medycznie istotną sekwencję, opisaną w artykule Science.
Jak działa tSMS TM ?
Nić DNA o około 100-200 parach zasad pocięto na mniejsze fragmenty przy użyciu enzymów restrykcyjnych i dodano ogony poliA . Skrócone nici są następnie hybrydyzowane z płytką z przepływowym naczyniem Helicos, która ma miliardy łańcuchów poliT związanych z jej powierzchnią. Każda hybrydyzowana matryca jest sekwencjonowana od razu. Dzięki temu można przeczytać miliardy na przebieg. Znakowanie odbywa się w "quadach" składających się z 4 cykli, dla każdej z 4 zasad nukleotydów. Dodawane są podstawy znakowane fluorescencyjnie, a laser w urządzeniu oświetla etykietę, odczytując, które skrętki zajęły tę konkretnie oznakowaną podstawę. Etykieta jest następnie odcinana, a następny cykl rozpoczyna się od nowej podstawy. Po potraktowaniu komórki przepływowej każdą zasadą (4 cykle), quad jest kompletny, a nowy zaczyna się ponownie od wyjściowej zasady nukleotydowej.
Obecnie HeliScope TM może odczytywać fragmenty DNA o długości około 55 par zasad. Im więcej zasad w sekwencji, tym mniejszy procent nici, które można zastosować w próbce, ponieważ niektóre nici przestają wydłużać się podczas procesu.
Dla odczytów 20 lub więcej zasad można zastosować około 86% pasm. Dla dłuższych odczytów (55+ par zasad) odsetek ten spada do około 50%.
Przewaga jednej cząsteczki
Podczas gdy kilka innych firm oferuje różne technologie sekwencjonowania przez syntezę z platformami o dużej przepustowości, różne różne odczynniki, przy porównywalnych kosztach i dla krótkich odczytów 25-40 par zasad, tylko Helicos odczytuje sekwencję DNA po jednym nukleotydu z ich opatentowanym technikę znakowania, która jest wystarczająco czuła, aby umożliwić odczyty na pojedynczej cząsteczce. Inne metody wymagają amplifikacji DNA (przy użyciu techniki PCR ) w celu wykonania wielu (milionów) kopii przed sekwencjonowaniem. Wprowadza potencjał znacznego stopnia niedokładności spowodowanej błędami przetwarzania przez enzymy polimerazy podczas amplifikacji.
W kwietniu 2008 r. HeliScopeTM był podobno zdolny do sekwencjonowania miliardów zasad nukleotydowych dziennie.
Helicos jest członkiem Spersonalizowanej Koalicji Medycyny i otrzymał dofinansowanie w postaci "1000 $ genomu" . Genom o wartości 1000 $ w jednym dniu to przewidywany cel, który wymagałby od sekwencera przetwarzania miliardów baz na godzinę. Obecnie prototypowy sekwenser musiałby latami zidentyfikować cały genom, który kosztowałby znacznie więcej niż 1000 $.
Aplikacje do technologii tSMSTM są liczne, w tym wykrywanie wariantów genetycznych u ludzi i innych gatunków w celu określenia przyczyn choroby, oporności na antybiotyki w bakteriach, męskości w wirusach i innych. Zdolność do wykrywania pojedynczego genu bez amplifikacji ma wiele potencjalnych zastosowań w mikrobiologii środowiskowej, ponieważ techniki genetyczne są często wykorzystywane do wykrywania żywotnych, nieulegających trawieniu mikroorganizmów lub tych znajdujących się w glebie i innych matrycach, które zabraniają izolacji za pomocą obecnych metod. Ponadto charakter próbek środowiskowych często stwarza trudności w amplifikacji genów za pomocą PCR, z powodu problemów związanych z zanieczyszczeniem. Jednakże trudności te należy również przezwyciężyć, aby enzymy polimerazy stosowane w tSMSTM działały bez zakłóceń.
Teoria kryjąca się za sekwencjonowaniem pojedynczych molekuł jest dość podstawowa i możesz się zastanawiać, dlaczego nikt wcześniej o tym nie pomyślał. Chociaż brzmi to dość prosto, istnieje wiele elementów technicznych zaangażowanych w rozwój takich platform i wiele wyzwań, które muszą sprawić, aby Helicos był zajęty, w tym opracowanie nowych reakcji chemicznych i odczynników, płytek i czytników o wysokiej przepustowości. Zdolność wykrywania fluorescencji pojedynczej etykiety na pojedynczej podstawie wymaga bardzo czułego oprzyrządowania , a chemia do znakowania i wykrywania sygnałów musi być odpowiednia, aby zminimalizować zakłócenia i zoptymalizować wierność polimerazy DNA, ponieważ jest stosowana do immobilizowanych szablonów i oznakowana nukleotydy. Oto niektóre z wyzwań, przed jakimi stoi Helicos, ponieważ nadal rozwija tę technologię, mając nadzieję, że pewnego dnia dostarczy 1000 dolarów, 1-dniowy ludzki genom.