Helicos BioSciences : 합성에 의한 헬리콥터 시퀀싱

이 논문은 Sanger 방법에서 파생 된 단일 분자 DNA 시퀀싱 기술을 예비 합성 기술을 기초로하여

합성에 의한 시퀀싱 (sequencing-by-synthesis) 에 대해 설명했다. 새로운 기술을 사용하여, 형광 신호를 이용하여 석영 슬라이드에 결합 된 DNA 주형에 혼입 된 표지 된 뉴클레오티드 트리 포스페이트를 검출 하였다. 감도, 속도 및 얻을 수있는 서열의 크기에 제한이 있음에도 불구하고, PNAS에 설명 된 새로운 서열 분석 방법은 새로운 것이 었으며 교수에게 투자에 관해 접근 한 벤처 캐피탈리스트의 눈을 사로 잡을 충분한 약속을 보여 주었다. 그의 기술. 오랫동안 스태프 멤버이자 수석 연구 이사 인 티모시 해리스 (Dr. Timothy Harris)에 따르면, 벤처 투자자들이 찾고있는 기술에 대해서는 무언가가 있었을 것입니다.

이것은 최초의

보통 과학자들에게 접근합니다. 그것은 주위의 다른 방향입니다!

2003 년 4 월 1 일에 PNAS 출판물이 발표되었으며, 새로운 회사의 첫 번째 자금 조달은 2003 년 12 월 19 일에 시작되었고 2004 년 1 월 2 일에 Helicos는 측정 과학 및 단일 분자 기술 전문가 Harris 박사를 비롯한 5 명의 직원. 헬리콥스는 현재 미국 매사추세츠 주 캠브리지에 위치하고 있으며 2 라운드의 투자 자금 조달을 거쳐 2007 년 5 월 27 일 IPO를 거쳐

나스닥 : HLCS

로 상장되었습니다. -> - Helicos는 유전자 분석 기술, 특히 M13의 시퀀싱으로 입증 된 True Single-molecular Sequencing (tSMS

TM

) 기술을 전문으로합니다. 전문 tSMS TM ^플랫폼은 HeliScope TM ^{Single Molecule Sequencer} 를 사용합니다. Harris 박사에 따르면,이 특정 프로젝트는 2004 년 1 월에 시작되었으며, 2005 년 6 월 과학 논문에서 의학적으로 적절한 순서 인 M13 바이러스를 성공적으로 시퀀싱했습니다.

^tSMS TM 는 어떻게 작동합니까? 약 100-200 염기 쌍의 DNA 가닥을 제한 효소를 사용하여 더 작은 단편으로 절단하고, 999 폴리 A999 꼬리를 첨가 하였다. 단축 된 가닥은 그 표면에 결합 된 수십억 개의

polyT

사슬을 갖는 Helicos 유동 세포 플레이트에 하이브리드 화된다. 각 혼성화 된 템플릿은 한 번에 시퀀싱됩니다. 따라서 한 번에 수십억을 읽을 수 있습니다. 표지는 4 개의 뉴클레오티드 염기의 각각에 대해 4 주기로 이루어진

"쿼드" ^{에서 수행된다.형광 물질로 표지 된 염기가 첨가되고, 장비의 레이저가 라벨을 비추 며, 어떤 가닥이 특정 염기가있는 염기를 차지하는지 판독합니다. 그런 다음 레이블이 절단되고 다음주기가 새로운 기준으로 시작됩니다. 플로우 셀을 각 염기 (4 사이클)로 처리 한 후, 쿼드가 완료되고 새로운 뉴클레오타이드가 초기 뉴클레오티드 염기로 다시 시작됩니다.} 현재 HeliScope

TM 는 약 55 염기쌍의 DNA 단편을 읽을 수 있습니다. 시퀀스에서 염기 수가 많을수록 샘플에서 사용할 수있는 가닥의 비율이 낮아집니다. 일부 가닥이 공정 중에 늘어나지 않기 때문입니다. 20 개 정도의 염기에 대해 약 86 %의 가닥을 사용할 수 있습니다. 더 긴 읽기 (55+ 염기쌍)의 경우이 비율은 약 50 %로 떨어집니다. 단일 분자 우위 몇몇 다른 회사는 고 처리량 플랫폼, 다양한 비용의 시약 및 25-40 염기쌍의 짧은 읽기에 대해 다양한 합성 시퀀싱 기술을 제공하지만 Helicos는 DNA 시퀀스는 한 번에 한 뉴클레오타이드가 특허가 주어진 라벨링 기법으로 한 번에 하나의 분자를 읽을 수 있도록 민감합니다. 다른 방법은 시퀀싱에 앞서 DNA를 증폭 (PCR 사용)하여 여러 (수백만) 개의 사본을 만들 것을 요구합니다. 그것은 증폭 동안 폴리머 라제 효소에 의한 가공 오류로 인해 상당한 정도의 부정확성에 대한 가능성을 가져온다. 2008 년 4 월 현재, 헬리 스코프 (HeliScope)는 하루에 수십억 개의 뉴클레오타이드 염기 서열을 염색 할 수있는 것으로 알려졌다. Helicos는 Personalized Medicine Coalition의 회원으로 $ 1000 게놈

보조금을 수령했습니다. 하루 1000 달러의 게놈은 시간당 수십억 개의 염기를 처리해야하는 계획된 목표입니다. 현재 프로토 타입 시퀀서는 전체 게놈을 식별하는 데 수년이 걸릴 것인데, 1000 달러 이상의 비용이들 것입니다. 질병의 원인, 박테리아의 항생제 내성, 바이러스의 역기능 등을 결정하기위한 인간 및 다른 종의 유전 변이체 검출을 포함한 tSMSTM 기술의 적용은 많습니다. 증폭없이 단일 유전자를 검출하는 능력은 환경 미생물학에서 많은 잠재적 인 용도를 가지고있다. 왜냐하면 유전 학적 기술은 생존 가능한 비 배양 가능한 미생물이나 현재의 방법에 의한 분리를 금지하는 토양 및 다른 기질에서 발견되는 미생물을 검출하는데 종종 사용되기 때문이다. 또한 환경 시료의 성질은 종종 오염 문제로 인해 PCR을 사용하는 유전자 증폭에 어려움을 낳습니다. 그러나, 이러한 어려움은 tSMSTM에 사용 된 폴리머 라제 효소가 간섭없이 기능하기 위해서는 극복되어야한다.

단일 분자 시퀀싱의 이론은 상당히 기본적인 것이며, 아무도 왜 전에 생각을했는지 의아할 수도 있습니다. 아주 간단하게 들릴지 모르지만, 그러한 플랫폼을 개발하는 데 관련된 많은 기술 구성 요소가 있으며, 새로운 화학 반응 및 시약, 플레이트 및 높은 처리량 판독기의 개발을 포함하여 Helicos를 바쁘게 만드는 많은 과제가 있습니다.단일베이스에서 단일 라벨의 형광을 검출하는 능력은 ^{매우 민감한 장비를 필요로하며, 라벨을 붙이고 신호를 탐지하는 화학 반응은 간섭을 최소화하고 충실도를 최적화 할 수 있어야합니다.} 고정화 된 주형 및 표지 된 뉴클레오타이드에 DNA 중합 효소가 적용된다. 이것은 언젠가 $ 1000, 1 일 인간 게놈을 제공하기 위해이 기술을 계속 개발하면서 Helicos가 직면 한 몇 가지 과제입니다.