Учёные научились расшифровывать геном человека за 15 минут

По внешнему виду устройство напоминает обычную флэшку. Записать информацию, полученную "Миньоном", можно на любой носитель. Дешифратор кодов располагается на нужном компьютере (фото Oxford Nanopore).
Создатели предполагают, что "Миньон" пригодится прежде всего для коротких исследований √ дешифровки ДНК клеток ткани, взятой при биопсии, или же генетического материала археологических образцов (фото Oxford Nanopore).
Единичный узел системы GridION. Такие устройства можно составлять в крупные сервера, которые будут заниматься дешифровкой большого объёма генетического материала (фото Oxford Nanopore).
По внешнему виду устройство напоминает обычную флэшку. Записать информацию, полученную "Миньоном", можно на любой носитель. Дешифратор кодов располагается на нужном компьютере (фото Oxford Nanopore).
Создатели предполагают, что "Миньон" пригодится прежде всего для коротких исследований √ дешифровки ДНК клеток ткани, взятой при биопсии, или же генетического материала археологических образцов (фото Oxford Nanopore).
Единичный узел системы GridION. Такие устройства можно составлять в крупные сервера, которые будут заниматься дешифровкой большого объёма генетического материала (фото Oxford Nanopore).

Компания Oxford Nanopore Technologies продемонстрировала устройство, которое позволит расшифровывать геном человека всего лишь за 15 минут. Разработчики рассказали о новинке на встрече Advances in Genome Biology and Technology и теперь ждут откликов специалистов со всего мира.

Прибор для одноразового использования основан на технологии, которую Oxford Nanopore Technologies разрабатывает не первый год. В её основе, как не сложно догадаться, биологическая пора нанометрового размера, через которую пропускается половина спирали ДНК. Измерение электрической проводимости показывает, какие именно основания проходят через пору.

Чтобы нить ДНК попала в эту нанопору, генетический материал помещают в раствор, содержащий ферменты, которые связываются с каждым концом в спирали. Когда через раствор пропускается электрический ток, нити растаскиваются по сотням маленьких "ямок" в мембране на дне сосуда. Каждое отверстие имеет диаметр не более 10 микрометров.

Внутрь каждого углубления помещён белок α-гемолизин, в его структуре присутствует центральный полый канал диаметром всего 10 нанометров. Попадая в них, ферменты закрепляются на белке и начинают "разрезать" спирали на две нити, запуская каждую из них внутрь поры.

Метод такого прочтения генетического кода был придуман примерно десять лет назад. Однако его долго не могли реализовать, и многие учёные воздерживались от комментариев, желая увидеть результаты реально работающей машины.

Теперь стало известно, что первые работающие по этому принципу устройства под названием MinION поступят в продажу во второй половине 2012 года и будут стоить порядка $900. Многие эксперты обеспокоены, что MinION и его собратья сильно потеснят конкурентов. Среди них, в частности, компания Ion Torrent Systems, которая обещает к концу года начать продажи устройства Ion Proton Sequencer за $1000, которое сможет секвенировать геном человека за один день, а также компания Pacific Biosciences, выпустившая свою технологию в апреле 2011 года. Руководство компании заявляет, что уже в этом году расшифровка ДНК будет обходиться в среднем в $25-40 за гигабазу.

"Пробой пера" для MinION стала расшифровка ДНК бактериофага Phi X. Прибор от Oxford Nanopore прочитал геном, состоящий из 5400 пар оснований (баз), за один подход. Но устройства, которые поступят в продажу в конце года, будут за раз секвенировать 100-килобазные ДНК.

Это гораздо больше, чем те фрагменты, чтение которых могут себе позволить существующие устройства, пишет Nature. Длина в данном случае имеет решающее значение для построения более точной структуры расшифровываемой ДНК (не нужно долго и нудно собирать короткие отрезки в единую цепь).

У новой технологии есть ещё одно весомое преимущество – этот метод неразрушающий. То есть секвенированную последовательность можно ещё раз прогнать через дешифратор. Методика такова, что лишь 4% баз считываются с ошибкой, однако в дальнейшем разработчики попытаются понизить частоту ошибок до показателя 0,1-1%, то есть до уровня точности систем конкурентов.

Кроме того ДНК изначально не нужно преумножать (увеличивать количество одинакового генетического материала), чего требуют многие существующие методы дешифровки.

Представители компании Oxford Nanopore Technologies отметили, что в дальнейшем более сложные устройства GridION будут собираться таким образом, чтобы к считывающим узлам можно было бы добавлять другие элементы, встраивать их в компьютерные кластеры. Так, первая система, которая выйдет на рынок, будет содержать две тысячи нанопор для одновременного считывания нескольких нитей с общей скоростью чтения несколько сотен килобаз в секунду.

В 2013 году начнутся продажи устройств на основе 8000 нанопор. Для сравнения: 20 таких приборов смогут прочитать ДНК человека, которая состоит примерно из трёх гигабаз, всего за 15 минут. Впрочем, работоспособность такого подхода ещё только предстоит доказать. А значит, и появление MinION в клиниках, а также расшифровка последовательности генов человека на ходу — дело не совсем уж ближайшего будущего.