Lideri u jednoj molekularnoj tehnologiji
Uprkos ograničenjima senzitivnosti, brzine i veličine sekvence koja se može dobiti, nova metoda sekvenciranja opisana u PNAS-u je bila nova i pokazala dovoljno obećanja da uhvati oči ulagača kapitalista koji su se obratili profesoru o ulaganju u njegovu tehnologiju. Mora da postoji nešto u vezi sa tehnikom koju su uloženi investitori tražili jer je ovo prvi , prema dugogodišnjem osoblju i višem direktoru istraživanja, dr Timothy Harrisu ... investitori ulaganja obično ne pristupaju naučnici, to je obrnuto !
Publikacija PNAS je objavljena 1. aprila 2003. godine, prvi krug finansiranja nove kompanije započeo je 19. decembra 2003. godine, a 2. januara 2004. Helicos je otvorio vrata sa 5 zaposlenih, uključujući Dr. Harris, specijalista za merne nauke i tehnologiju jedne molekule. Helicos se trenutno nalazi u Kembridžu MA, SAD, a nakon 2 kruga finansiranja investicija i kao IPO 27. maja 2007. godine, javno se trguje pod NASDAQ-om: HLCS .
Helicos je specijalizovan za tehnologije genetičke analize, posebno za tehnologiju za istinsku molekulsku sekvencu (tSMS TM ) , potvrđenu sekvencioniranjem genoma virusa M13, kako je opisano u časopisu Science u aprilu 2008. Specijalizovana tSMS TM platforma koristi HeliScope TM Single Molecule Sequencer .
Prema rečima dr. Harrisa, ovaj konkretni projekat je započet u januaru 2004. godine, a do juna 2005. godine uspešno su sekvencirali virus M13, medicinski relevantan niz, opisan u naučnom radu.
Kako funkcioniše tSMS TM ?
Vezica DNK oko 100-200 baznih parova se preseca na manje fragmente koristeći enzime restrikcije , a dodaju se polyA repa. Skraćene pramene se potom hibridiziraju na ploču Helicos toka, koja ima milijarde poliT lanaca vezanih za njegovu površinu. Svaki hibridizovani šablon je sekvenciran odmah. Zbog toga se može pročitati milijarde po trčanju. Označavanje se vrši u "četverama" koji se sastoje od po 4 ciklusa za svaku od 4 nukleotidne baze. Dodati su fluorescentne baze, a laser u instrumentu osvjetljava etiketu, uzimajući čitanje od kojih je namirnica uzimala tu posebno označenu bazu. Etiketa se zatim odvaja, a sledeći ciklus počinje novom bazom. Nakon što se protočna ćelija tretira sa svakom bazom (4 ciklusa), quad je kompletan, a novi počinje ponovo sa početnom nukleotidnom bazom.
Trenutno, HeliScope TM može čitati DNK fragmente od oko 55 baznih parova u dužini. Što više osnova u nizu, to je niži procenat pramenova koji se mogu koristiti u uzorku, jer neke pramene prestanu da elongiraju tokom procesa.
Za čitanje od 20 ili više baza može se koristiti oko 86% pramenova. Za duže čitanje (55+ baznih parova) ovaj procenat pada na oko 50%.
Prednost jedne molekule
Dok nekoliko drugih kompanija nudi razne tehnologije sekvenciranja po sintezi sa platformama sa visokim protokom, raznim različitim reagensima, u uporedivim troškovima i za kratke čitanje od 25-40 baznih parova, samo Helicos čita DNK sekvencu jedan nukleotid istovremeno sa svojim patentiranim tehnika etiketiranja koja je dovoljno osetljiva da dozvoljava čitanje na jednom molekulu. Druge metode zahtevaju da se DNK pojačava (koristeći PCR ) da bi napravio višestruke (milione) kopija pre sekvenciranja. On uvodi potencijal za značajan stepen netačnosti zbog grešaka u procesu obrade enzima polimeraze tokom amplifikacije.
Od aprila 2008. godine, HeliScopeTM je, kako se izveštava, u mogućnosti da sekvenca milijardi nukleotidnih baza dnevno.
Helicos je član Koalicije za ličnu medicinu i dobio je grant "$ 1000 genom" . Genom od 1000 dolara za jedan dan je projektovani cilj koji bi zahtevao da sekvencer obrađuje milijarde baza na sat. Trenutno bi prototipni sekvencer trebao godinama da identifikuje čitav genome, koji bi koštao mnogo više od 1000 dolara.
Primjene za tSMSTM tehnologiju su mnoge, uključujući otkrivanje genetskih varijanti kod ljudi i drugih vrsta za utvrđivanje uzroka bolesti, otpornosti na antibiotike kod bakterija, virusa u virusima i još mnogo toga. Mogućnost otkrivanja jedinstvenog gena bez pojačanja ima mnogo potencijalnih upotreba u mikrobiologiji životne sredine, pošto se genetske tehnike često koriste za otkrivanje održivih, nekultivirajućih mikroorganizama ili onih pronađenih u zemljištu i drugim matricama koje zabranjuju izolaciju prema postojećim metodama. Štaviše, priroda uzoraka u životnoj sredini često predstavlja poteškoće za amplifikaciju gena koristeći PCR, zbog problema kontaminacije. Međutim, te teškoće bi takođe trebalo prevazići da bi enzimi polimeraze koji se koriste u tSMSTM funkcionisali bez interferencije.
Teorija koja stoji iza sekvenciranja pojedinih molekula je prilično osnovna i možda se pitate zašto niko ranije nije razmišljao o tome. Iako zvuči dovoljno jednostavno, postoje mnogi tehnički elementi koji su uključeni u razvoj takvih platformi, a mnogi izazovi da se Helicos zadrži, uključujući razvoj novih hemijskih reakcija i reagensa, ploča i čitača visokog protoka. Sposobnost detektovanja fluorescencije jedne etikete na jednoj bazi zahtijeva izuzetno osjetljivu instrumentaciju , a hemija za označavanje i detektovanje signala mora biti u pravu da minimizira smetnje i optimizuje verodostojnost DNK polimeraze jer se primjenjuje na imobilizovane šablone i označava nukleotidi. Ovo su neki od izazova sa kojima se suočava Helicos, jer nastavlja da razvija ovu tehnologiju u nadi da će jednog dana isporučiti $ 1000, 1 dan humanog genoma.