Liderii în tehnologia unică a moleculelor
În ciuda limitărilor în sensibilitatea, viteza și dimensiunea secvenței obținute, noua metodă de secvențiere descrisă în PNAS a fost nouă și a arătat suficientă promisiune pentru a prinde ochii capitaliștilor de risc care au abordat profesorul despre investițiile în tehnologia sa. Trebuie să fi existat ceva despre tehnica pe care investitorii de investiții îl caută, deoarece acesta a fost primul , potrivit unui membru al personalului de lungă durată și al directorului principal al cercetării, Dr. Timothy Harris ... investitorii de risc nu se apropie de obicei oamenii de știință, este invers !
Publicația PNAS a fost lansată la 1 aprilie 2003, prima rundă de finanțare pentru o nouă companie a fost inițiată pe 19 decembrie 2003, iar pe 2 ianuarie 2004, Helicos și-a deschis porțile cu 5 angajați, inclusiv Dr. Harris, specialist în știință în domeniul măsurătorilor și tehnologie cu o singură moleculă. Helicos este momentan situat în Cambridge MA, SUA și, după 2 runde de finanțare a investițiilor, și ca urmare a unui IPO pe 27 mai 2007, este acum tranzacționată public sub NASDAQ: HLCS .
Helicos este specializată în tehnologii de analiză genetică, în special, o tehnologie True Sequencing Single-Molecule (tSMS TM ) , validată cu secvențierea genomului virusului M13 descris în Science Magazine în aprilie 2008. Platforma specializată tSMS TM utilizează HeliScope TM Single Molecule Sequencer .
Potrivit dr. Harris, acest proiect a început în ianuarie 2004, iar până în iunie 2005 au reușit succesiunea virusului M13, o secvență relevantă din punct de vedere medical, descrisă în lucrarea Science.
Cum funcționează tSMS TM ?
O catenă de ADN cu aproximativ 100-200 perechi de baze este tăiată în fragmente mai mici folosind enzime de restricție și se adaugă cozi poliA . Benzile scurtate sunt apoi hibridizate pe placa de celule Helicos care are miliarde de lanțuri poliT legată de suprafața sa. Fiecare șablon hibridizat este secvențializat deodată. Prin urmare, pot fi citite miliarde pe rulare. Etichetarea se efectuează în "quad", format din câte 4 cicluri fiecare, pentru fiecare dintre cele 4 nucleotide baze. Sunt adăugate baze marcate fluorescente și un laser din instrument iluminează eticheta, luând o citire a toroanelor care au preluat acea bază specială etichetată. Eticheta este apoi scindată, iar următorul ciclu începe cu o nouă bază. După ce celula de flux a fost tratată cu fiecare bază (4 cicluri), quad-ul este complet și unul nou începe din nou cu baza nucleotidică inițială.
În prezent, HeliScope TM poate citi fragmente ADN de aproximativ 55 de perechi de baze în lungime. Cele mai multe baze din secvență, cu atât este mai mică procentul de fire care pot fi utilizate într-o mostră, deoarece unele toroane încetează să se alunge în timpul procesului.
Pentru citirile a aproximativ 20 de baze, poate fi utilizată aproximativ 86% din toroane. Pentru citirile mai lungi (55+ perechi de baze) acest procent scade la aproximativ 50%.
Avantajul cu un singur molecule
În timp ce alte câteva companii oferă diferite tehnologii de secvențiere-sinteză cu platforme de producție ridicate, diferiți reactivi diferiți, la costuri comparabile și pentru citiri scurte de 25-40 de perechi de baze, doar Helicos citește secvența de ADN o nucleotidă la un moment dat cu brevetul patentat tehnica de etichetare care este suficient de sensibilă pentru a permite citirea pe o singură moleculă. Alte metode necesită amplificarea ADN-ului (folosind PCR ) pentru a face mai multe (milioane) de copii înainte de secvențiere. Acesta introduce potențialul pentru un grad semnificativ de inexactitate datorită erorilor de procesare de către enzimele polimerazice în timpul amplificării.
Începând cu luna aprilie 2008, HeliScopeTM a fost capabil să secvențeze miliarde de nucleotide pe zi.
Helicos este membru al Coaliției Medicină Personalizată și a primit finanțare nerambursabilă "$ 1000 genom" . Genomul de 1000 de dolari într-o singură zi este un obiectiv proiectat care ar necesita secvențiatorul să proceseze miliarde de baze pe oră. În prezent, sequencerul prototip ar lua ani pentru a identifica un întreg genom, care ar costa mult mai mult de $ 1000.
Aplicațiile pentru tehnologia tSMSTM sunt multe, inclusiv detectarea variantelor genetice la om și alte specii pentru determinarea cauzelor bolii, rezistența la antibiotice în bacterii, virilitatea în viruși și multe altele. Abilitatea de a detecta o singură genă fără amplificare are multe utilizări potențiale în microbiologia mediului, deoarece tehnicile genetice sunt adesea utilizate pentru a detecta microorganismele viabile, non-culturabile sau cele găsite în sol și alte matrici care interzic izolarea prin metode curente. În plus, natura probelor de mediu prezintă adesea dificultăți pentru amplificarea genei prin PCR, din cauza problemelor de contaminare. Cu toate acestea, aceste dificultăți ar trebui de asemenea depășite pentru ca enzimele polimerazice utilizate în tSMSTM să funcționeze fără interferențe.
Teoria din spatele secvențializării cu o singură moleculă este destul de fundamentală și s-ar putea să te întrebi de ce nimeni nu sa gândit până acum. Deși sună destul de simplu, există multe componente tehnice implicate în dezvoltarea unor astfel de platforme și o mulțime de provocări pentru a ține ocupat Helicos, inclusiv dezvoltarea reacțiilor chimice noi și a reactivilor, a plăcilor și a cititorilor cu capacitate ridicată de producție. Abilitatea de a detecta fluorescența unei singure etichete pe o singură bază necesită instrumente extrem de sensibile , iar chimia pentru etichetarea și detectarea semnalelor trebuie să aibă dreptate să minimizeze interferența și să optimizeze fidelitatea ADN-ului polimerazei deoarece este aplicată pe șabloane imobilizate și etichetate nucleotide. Acestea sunt câteva dintre provocările cu care se confruntă Helicos, deoarece continuă să dezvolte această tehnologie în speranța de a livra într-o zi genomul uman de 1 zi de 1000 de zile.