Džonatanas Rothbergas

DNR sekos skaitymas žmogaus genome 2007 m. kainavo apie 1 mln. USD. Dabar tai kainuoja 10 000–20 000 USD. Galimybė pigiai sekti didelius DNR kiekius jau leido atrasti naujus ligų genus ir pagerinti mūsų supratimą apie evoliuciją ir žmonijos istoriją. Tačiau Jonathanas Rothbergas, Ion Torrent įkūrėjas, sako, kad DNR sekos nustatymas yra ant kitos transformacijos slenksčio – ir šį kartą jos poveikis bus daug asmeniškesnis.

Rothbergas genominės technologijos būklę lygina su kompiuterine būkle prieš asmeninius kompiuterius. Rothbergas prognozuoja, kad maža, pigi „Ion Torrent“ mašina leis sekų nustatymui patekti į mediciną, žemės ūkį ir energetiką.

Ši istorija buvo mūsų 2011 m. kovo mėnesio numerio dalis

• Žr. likusią numerio dalį
• Prenumeruoti

„Ion Torrent“ stalinis aparatas kainuoja 49 000 USD, maždaug 10 kartų daugiau nei kiti naujos kartos sekvenatoriai. Jis naudoja vienkartinę 250 USD vertės lustą, pagamintą mikroprocesorių liejyklose. Pramonės lyderė „Life Technologies“ 2010 m. įsigijo „Ion Torrent“ už 375 mln.

Rothbergas neseniai papasakojo VAIKAI biomedicinos redaktorė Emily Singer, kodėl jis turi tokius didelius lūkesčius savo produktui.

VAIKAI : Kaip ši technologija pakeis mediciną?

Rothbergas: Tai iš tikrųjų yra individualizuotos medicinos kūrimas. Mūsų sekvenatoriai yra skirti tik moksliniams tyrimams, bet galiausiai matome, kad jie yra dedami į visas laboratorijas ir bet kurioje klinikinėje aplinkoje. Tai reiškia, kad gydytojai galės naudoti genetinę informaciją priimdami sprendimus, pavyzdžiui, pasirinkdami vaistus.

Kadangi tai yra 10 kartų didesnė už kitų technologijų kainą ir 10 kartų greitesnė, jis puikiai tiks medicinos įstaigoms, pavyzdžiui, klinikinės genetikos laboratorijoms ir patologijos laboratorijoms. Ir jis veikia per valandų laikotarpį, kuris sutampa su sprendimų priėmimo terminu, kurį dažnai turi gydytojai.

Kaip manote, kur technologija bus pritaikyta pirmiausia?

Jau dabar matome, kad jis naudojamas vėžiui ir infekcinėms ligoms gydyti. Masačusetso bendrosios ligoninės tyrėjai kuria sistemą, skirtą 200 karštųjų taškų (su vėžiu siejamų DNR regionų) apžvelgti naviko mėginiuose, kurie galėtų būti naudojami siekiant nustatyti galimus gydymo būdus ir numatyti rezultatus.

Žmonės kalba apie genetinių tyrimų įtraukimą į mediciną daugelį metų, nuo pat žmogaus genomo projekto. Kas dabar skiriasi?

Tai absoliutus lūžio taškas. Pacientams bus lygiai taip pat tikimybė, kad jų genomai bus sekvenuoti, kaip ir MRT ar kompiuterinė tomografija. Ir seka ne tik nurodo, kur esate; tai gali pasakyti jums ateitį. Galite pamatyti, ar esate linkę sirgti ligomis.

Kaip tai veikia?

Mūsų lustas yra išdėstytas kaip vaizdo gavimo lustas skaitmeniniame fotoaparate su milijonais jutiklių, kurie tiesiogiai nustato cheminių signalų pokyčius. Kiekvieną jutiklį šiek tiek gerai pagaminame. Kiekvienas iš tų šulinių yra nepriklausoma sekos nustatymo mašina. Viena dominančios DNR dalis patenka į kiekvieną iš tų šulinių. Kiekvieną kartą, kai bazė [arba DNR raidė] įtraukiama į augančią DNR grandinę, ji išskiria vandenilio atomą, kurį jutikliai aptinka. Tai tarsi mažiausias pasaulyje pH metras.

Kitos rinkoje esančios mašinos gali išanalizuoti daugiau DNR nei jūsų. Ar tai ne „Ion Torrent“ problema?

Žvelgdami į mūsų asmeninę genomo mašiną, žiūrite į pirmojo vaizdo žaidimo atitikmenį. Pagalvokite apie tai, kaip atrodė „Pong“, tada pagalvokite, kaip atrodo „Xbox“. Per ateinančius kelerius metus jūs pamatysite šią transformaciją [sekuose].

Šiuo metu ant žmogaus plauko galime sutalpinti 40 mašinų [tai reiškia atskirus jutiklius, aptinkančius DNR raides]. Jei traškučius gaminame naujoje liejykloje, o ne dabar naudojamoje liejykloje, ant plauko galime sutalpinti 4000 mašinų. Ir galime eiti dar tankiau. Atminties lustuose yra milijardai ląstelių, ir niekas netrukdo mums daryti to paties. Planuojame sukurti jutiklius, kurie galėtų tiesiogiai aptikti milijardus vienu metu vykstančių sekos reakcijų.

Jūs dar nenustatėte viso žmogaus genomo – ar tai svarbu?

Išsiaiškinome, kad šiandien 80 procentų laboratorijų nori sekti genų rinkinius, nuo vieno iki 500 genų, o ne egzomus (genus atitinkančią genomo dalį) ar genomus. Pirmasis lustas skirtas tai rinkai. Diagnostiniai mėginiai yra didžiulės galimybės. [Klinikinės laboratorijos] atlieka nuo 25 000 iki 100 000 mėginių, kuriuose nori sekti 10–500 genų. ŽIV atveju jūs milijoną kartų nustatote [konkrečius] viruso genus, kad sužinotumėte, ar virusas išaugo atsparus tam tikriems vaistams.

Esate įkūręs daugybę sekos nustatymo ir genomikos įmonių. Koks buvo jūsų pagrindinis „Ion Torrent“ principas?

Mes laikėmės to paties požiūrio, kaip ir kompiuterių vaikinai. Vietoj didelio, brangaus instrumento, kurį sunku sukurti, išsiųsti ir nustatyti, mes siekėme [kažko panašaus į] asmeninį kompiuterį, kurį galėtų nustatyti ir naudoti bet kas.

paslėpti