Helicos BioSciences Corporation

Ühtse molekuli tehnoloogia juhid

Helicos BioSciences Corporation jälgib oma juuri 2003. aasta aprillis avaldatud paberist, National Teaduste Akadeemia toimingutes (PNAS), Cal Tech'i professorilt ja esmasest autorist dr Steve Quake'ist. Dokumendis kirjeldati Sangeri meetodil sünteesi järjestamiseks saadud ühe molekuli DNA sekveneerimise meetodi esialgset väljatöötamist. Uue tehnika kasutamisel kasutati fluorestsents-signaale, et tuvastada märgistatud nukleotiid-trifosfaate, mis on lisatud kvartslipiga seotud DNA-mallidele.

Hoolimata piirangutest tundlikkuse, kiiruse ja saadatava järjestuse suuruse osas, oli PNAS-is kirjeldatud uus sekveneerimismeetod uudne ja näitas piisavat lubadust silma peal hoida riskikapitalistid, kes lähenesid professorile tema tehnoloogiasse investeerimise vastu. Seal peab olema midagi tehnikat, mida riskikapitali investorid otsivad, kuna see oli esimene , vastavalt pikaajalise töötaja ja teadusuuringute vanemtöötaja dr Timothy Harris ... riskikapitali investorid ei läheneda tavaliselt teadlased, see on vastupidi !

PNASi väljaanne ilmus 1. aprillil 2003, uue ettevõtte rahastamise esimene voor algatati 19. detsembril 2003 ja 2004. aasta 2. jaanuaril avas Helicos oma uksed 5 töötajaga, sealhulgas Dr. Harris, Mõõteteaduse spetsialist ja üksikmolekuli tehnoloogia. Helicos asub hetkel Cambridge'i MA-s, USA-s ning pärast investeeringute rahastamist kahel korral ning alates 27. mail 2007. aastal IPO-st on nüüd NASDAQ: HLCS-s avatud kauplemine avalikult.

Helicos on spetsialiseerunud geneetilise analüüsi tehnoloogiatele, eriti True Single Molecule järjestamise (tSMS TM ) tehnoloogiale, mis on valideeritud M13 viiruse genoomi järjestamisega, nagu on kirjeldatud ajakirjas Science Magazine 2008. aasta aprillis. Spetsiaalne tSMS TM platvorm kasutab HeliScope TM Single Molekuli järjestus .

Dr. Harrise sõnul alustati seda konkreetset projekti 2004. aasta jaanuaris ning 2005. aasta juuniks olid nad edukalt järjestanud M13 viiruse, mis on meditsiiniliselt asjakohane järjestus, mida on kirjeldatud teaduslikus dokumendis.

Kuidas tSMS TM töötab?

DNA ahel umbes 100-200 aluspaarist lõigatakse restriktsiooniensüümide abil väiksemateks fragmentideks ja lisatakse polüA sabad. Seejärel lühenenud kiud hübridiseeruvad Helicos voolurakkude plaadiga, mille pinnale on seotud miljardid polüT ahelaid. Iga hübridiseeritud malli järjestatakse korraga. Seetõttu saab lugeda miljardit jooksva kohta. Märgistamine toimub neljas tsüklis, mis koosneb neljast tsüklist iga 4 nukleotiidi aluse kohta. Lisatakse fluorestsentsiga märgistatud alused ja instrumendi laser sümbolit valgustades, lugedes, millised kiud on selle konkreetse märgistatud aluse kasutusele võtnud. Seejärel lühendatakse silt ja järgmine tsükkel algab uue alusega. Pärast seda, kui voolurakku on töödeldud iga alusega (4 tsüklit), on quad täis ja algab uuesti algse nukleotiidi alusega uus.

Praegu saab HeliScope TM lugeda ligikaudu 55 aluspaari pikkuseid DNA fragmente. Mida rohkem aluseid järjestuses, seda väiksem on proovide puhul kasutatavate vööndite protsent, sest mõned kiud protsessi käigus enam ei pikenda.

20 või enama aluse lugemiseks saab kasutada ligikaudu 86% keermest. Pikemate lugemiste korral (55+ baaspaarid) see protsent langeb umbes 50% ni.

Ühtse molekuli eelis

Kuigi mitmed teised firmad pakuvad erinevaid läbilaskevõimega sünteesitehnoloogiaid, millel on suure läbilaskevõimega platvormid, mitmesugused erinevad reaktiivid, võrreldavate kuludega ja lühikese lugemisega 25-40 aluspaari, loeb Helicos DNA järjestus ühe nukleotiidi korraga nende patenteeritud mis on piisavalt tundlik, et võimaldada lugeda ühte molekuli. Teised meetodid nõuavad, et DNA amplifitseeritakse (kasutades PCR-i ) mitme järjestuse (miljonite) koopiate tegemiseks. See toob kaasa võimaliku märkimisväärse ebatäpsuse, mis tuleneb polümeraasi ensüümide töötlemisveadest amplifikatsiooni ajal.

Alates 2008. aasta aprillist oli HeliScopeTM suuteline järjestama miljardeid nukleotiidi aluseid päevas.

Helicos on Personaliseeritud meditsiiniliidu koalitsiooni liige ja on saanud toetuse saamiseks $ 1000 genoomi . Ühe päeva jooksul on 1000 dollarit genoom, mis eeldab, et sekvener töötleb miljardeid aluseid tunnis. Praegu vajab prototüübi määramine aastaid kogu genoomi tuvastamiseks, mis maksaks palju rohkem kui 1000 dollarit.

TSMSTM-tehnoloogia rakendused on paljud, sealhulgas inimeste ja teiste liikide geneetiliste variantide avastamine haiguste põhjuste kindlakstegemiseks, antibiootikumiresistentsus bakterites, virilisus viirustes ja palju muud. Võime tuvastada ühe geeni ilma amplifitseerimiseta on keskkonnamikrobioloogias palju potentsiaalseid kasutusviise, sest geneetilisi meetodeid kasutatakse tihti elujõuliste, mittekultuursete mikroorganismide või nende leidmiseks pinnases ja muudes maatriksites, mis keelavad olemasolevate meetodite abil isolatsiooni. Lisaks on keskkonnaproovide olemus sageli raskusi geeni võimendamiseks, kasutades PCR-i saastumise probleemide tõttu. Kuid need raskused tuleb ka ületada, et tSMSTM-is kasutatavad polümeraasi ensüümid toimiksid ilma sekkumiseta.

Üksmolekulaarse sekveneerimise teooria on üsna põhiline ja võite küsida, miks keegi seda varem ei mõelnud. Kuigi see tundub lihtsalt piisavalt, on selliste platvormide väljatöötamisel palju tehnilisi komponente ja Helicos hõivatud on palju probleeme, sealhulgas uute keemiliste reaktsioonide ja reagentide, plaatide ja suure jõudlusega lugejate väljaarendamine. Võimalus tuvastada ühe märgi fluorestsentsi ühe baasil nõuab väga tundlikku mõõteriistade kasutamist ning signaalide märgistamisel ja tuvastamisel kasutatav keemia peab olema lihtsalt õige, et minimeerida häireid ja optimeerida DNA polümeraasi õigsust, kuna seda rakendatakse immobiliseeritud malletele ja märgistatud nukleotiidid. Need on mõned probleemid, millega Helicos silmitsi seisab, sest ta jätkab selle tehnoloogia väljatöötamist, lootes, et kunagi jõuaks 1000 dollarini, 1-päevane inimese genoom.