Поиск по сайту
Изданы две книги сайта Форнит
Научно-популярная: «Познай себя» и специализированная: «Основы адаптологии» - обе доступны.
Короткий адрес страницы: fornit.ru/1860
Содержание журнала Достижения науки, техники и культуры
Ссылка на первоисточник статьи: http://www.membrana.ru/particle/17622.

Дешифратор ДНК в виде USB-флэшки

В Великобритании создан самый крошечный автоматический расшифровщик генома в мире. Он появится на прилавках уже в нынешнем году, причём — с довольно привлекательным ценником. А компанию ему составит не менее интересный ДНК-анализатор, заключённый в сервере.

Компания Oxford Nanopore Technologies представила миниатюрный одноразовый определитель последовательности оснований в молекуле ДНК — MinION.

Полностью автономный приборчик, по размеру чуть крупнее памяти-флэшки, подключается к USB-порту ноутбука или ПК. Он содержит все элементы, необходимые для полного секвенирования генома: микропотоковые системы, уникальный сенсор и специализированную электронику.

Точность работы новичка – на уровне существующих систем секвенирования, утверждают создатели прибора (фото Oxford Nanopore Technologies).

Аппарат производит прямое считывание «букв» ДНК и в реальном времени отражает их на экране, а также записывает в память компьютера.

Исследователи могут заранее определить, какой объём информации им нужен для целей того или иного опыта, или какой фрагмент генетического кода они ищут, и прекратить расшифровку сразу по достижении результата, чтобы быстро перейти к новому эксперименту.

Подготовка образцов для системы MinION тоже не требует больших усилий. Прибор работает с двухцепочечной ДНК, причём ему не требуется предварительная амплификация.

В некоторых случаях сенсор может выделить молекулу сразу же из пробы крови или сыворотки, а иногда может понадобиться небольшая предварительная обработка смеси.

Ещё интереснее, что прибор MinION является побочным проектом, родившимся при создании более крупной и мощной многоразовой системы секвенирования — GridION. Обе используют одну технологию расшифровки генома, над которой группа биохимиков из Британии и США работала около 20 лет (считая от появления голой идеи).

В основе механизма лежит полимерная мембрана со встроенными нанопорами. Эта часть прибора получена комбинацией натуральных (белки) и синтетических молекул.

Нанопоры в мембране спроектированы так, чтобы пропускать строго определённые молекулы (иллюстрация Oxford Nanopore Technologies).

Специально разработанный фермент, добавляемый в раствор с пробой, подхватывает молекулу ДНК и последовательно продавливает её через пору, как через фильеру (смотрите рисунок вверху).

В это время подключённая к поре электронная схема фиксирует электрические колебания. По их специфическому профилю аппарат вычисляет каждую прошедшую базовую пару, причём с высокой точностью даже для очень длинных фрагментов «молекулы жизни».

Белковая нанопора в мембране. Через неё идёт ионный ток, в котором возникают «перебои», различающиеся в зависимости от вида проходящих через эти «ворота» молекул. По степени отклонения тока электроника идентифицирует базовые основания ДНК (иллюстрация Oxford Nanopore Technologies).

В отличие от своего крохотного собрата система GridION представляет собой нечто вроде комплекса серверов-дешифраторов (компания называет их узлами — GridION node).

Каждый такой узел имеет слот для одноразового картриджа. Последний содержит весь набор реагентов, необходимых для полного анализа ДНК, и собственно чип-анализатор с двумя тысячами описанных выше нанопор.

Узел GridION node с высокой точностью измеряет ионные токи внутри чипа, расшифровывает их и выводит на дисплей результат секвенирования. Параллельно последовательность генетического кода записывается на внешний жёсткий диск или другой компьютер (через USB или Сеть).

За сутки один GridION node способен выдать десятки гигабайт данных по последовательности оснований в изученных ДНК.

Аппарат GridION может быть настроен на поиск не только в образце и анализ ДНК, но и других молекул – нужных учёным белков или, к примеру, взрывчатых соединений (иллюстрация Oxford Nanopore Technologies).

Хотя «сервер» GridION node способен работать как самостоятельное настольное оборудование, наиболее впечатляющий результат достигается, когда несколько таких аппаратов объединяются в серверную стойку (стандартной ширины 19 дюймов) и действуют согласованно, обмениваясь данными прямо в ходе декодирования.

(Кстати, размеры и разъёмы GridION node соответствуют обычному серверу.)

Картриджи для GridION (фотографии Oxford Nanopore Technologies).

В 2013 году должна выйти версия GridION node уже на 8000 нанопор, и она должна работать быстрее предшествующей модели.

По информации разработчиков, 20 таких машин в одной серверной стойке смогут декодировать весь геном того или иного человека всего за 15 минут.

Оба аппарата, и GridION (в первой версии), и поразительный MinION, намечено выпустить на рынок в 2012 году. Изготовитель намерен установить конкурентоспособные цены, в сравнении с самыми последними технологиями скоростной расшифровки генома.

В частности, «секвенсор ДНК — флэшка» будет стоить менее $900, передаёт Technology Review.

«Сервер» GridION node и набор таких узлов в серверной стойке. Один GridION node потребляет менее 50 ватт мощности, подчёркивает компания одно из преимуществ аппарата (иллюстрации Oxford Nanopore Technologies).

Тут нужно вспомнить, что чуть больше года назад американская компания Life Technologies представила настольный персональный расшифровщик генома Personal Genome Machine, стоящий менее $100 тысяч.

Принцип, примёнённый в нём, отличается от технологии GridION, но есть и общая черта: для автоматизированного секвенирования учёные тоже разработали микрочип, сочетающий в себе электронику с химией.

В январе 2012 года Life Technologies (вернее, её дочерняя фирма Ion Torrent) показала свою новую модель дешифратора генома под названием Ion Proton. Эта машина оценена уже в $149 тысяч, но зато чип-анализатор, скрывающийся внутри, в 1000 раз более мощный, чем прежний образец.

Аппарат Ion Proton способен прочитать полный геном человека за один день при стоимости «расходников» в $1 тысячу (фото Ion Torrent Systems/Life Technologies).

Все упомянутые аппараты должны устранить, как говорят учёные, одно из узких мест в целом ряде биологических и медицинских исследований – медленное декодирование генома.

Теперь такую задачу могут брать на себя сравнительно мелкие лаборатории, а в случае с расшифровщиком-флэшкой можно сказать, что технология декодирования ДНК находится на пороге того, чтобы прийти чуть ли не в каждый дом, подобно тому, как сейчас люди самостоятельно анализируют содержание сахара в крови.

 

Леонид Попов, 20 февраля 2012


Обсуждение Еще не было обсуждений.


Оценить статью >> пока еще нет оценок, ваша может стать первой :)

   
Архив новостей
Анонсы новостей сайтов-участников    http://www.scorcher.ru/xml/news.rss - что это?
Смерть и адаптивность
Более общим, чем естественный отбор, для личности является понятие своевременности и своеместности существования - хронотоп личности:
Смерть и адаптивность.
12-07-2017г.

Дети и политика
Что вырастит из ребенка: носитель чужих идей (робот), просто проживающее свою жизнь быдло или самобытный человек, сформировавший свое личное мнение по самым важным именно для себя вопросам: Дети и политика.
18-06-2017г.

Эвристика вероятности
Сегодня существуют методы, позволяющие даже в случае минимального жизненного опыта оценивать, насколько вероятно, что вам врут партнеры и близкие, насколько уверенно можно допускать зависимость между явлениями, в том числе, казалось бы, совершенно не связанными: Эвристика вероятности.


27-05-2017г.

Модели понимания и зависимость
В статье рассмотрена особенность субъективных моделей, негативная для адекватности понимания - зависимые состояния: Модели понимания и зависимость.
16-05-2017г.

Ненависть к несправделивости
Ненависть настолько сильное чувство и настолько имеет далеко идущие последствия, что стоит разобраться в этом психическом явлении: Ненависть к несправделивости.
19-04-2017г.

КПД политических революций
Насколько приемлемой для социума является политическая революция, суть которой многие апологеты ее необходимости для развития маскируют в самые различные формы:
КПД политических революций.
06-04-2017г.

Система произвольной адаптивности
Ясно и просто показываются принципы образования и взаимодействия функциональных элементов, присущих сознанию: Система произвольной адаптивности.
01-04-2017г.

Изданы две книги сайта Форнит
Издательский дом "Библио-Глобус" издал первый тираж книг "Основы адаптологии" и "Познай себя":
Изданы две книги сайта Форнит.
28-03-2017г.

Интерпретация
Об интерпретирующих свойствах субъективных моделей понимания действительности, о сути понимания и объяснения, о причинах иллюзий понимая: Интерпретация.
21-03-2017г.

Проблема рабочих мест
В этой статье будет рассмотрены факторы, влияющие на возникновение потребности в рабочих местах - в самом широком смысле, включая и возможности занять свою нишу в частном бизнесе:
Проблема рабочих мест
02-03-2017г.

Яндекс.Метрика
 посетителейзаходов
сегодня:11
вчера:33
Всего:194257