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Il sequenziamento di singole molecole ottiene una soluzione cruciale
Una soluzione computazionale per le tecnologie di sequenziamento del DNA a singola molecola potrebbe portare l'ultimo raccolto di lettori di geni in un uso più diffuso.
Le nuove tecnologie di sequenziamento del DNA come quelle offerte da Oxford Nanopore e Pacific Biosciences possono leggere direttamente una singola molecola di DNA e possono fornire una visione più chiara dell'organizzazione di un genoma e del suo contenuto genetico. Ma la tecnologia soffre di un alto tasso di errore. Cioè, troppo spesso vede il nucleotide sbagliato, un A, T, G o C, in un filamento di DNA.
in un nuovo Biotecnologie naturali carta, i ricercatori mostrano come migliorare notevolmente il sequenziamento di singole molecole, utilizzando il metodo per migliorare i risultati da Scienze biologiche del Pacifico ' tecnologia. La tecnica potrebbe essere ampiamente applicabile ad altri sequenziamenti di singole molecole, come l'approccio di Oxford Nanopore.
La maggior parte dei sequenziatori di DNA, compresi quelli che guidano il boom della ricerca medica sul genoma, leggono le informazioni genetiche da un insieme complicato di molti pezzi di DNA. Richiedono che un genoma venga copiato più volte e tagliato in minuscoli filamenti di DNA, che verranno quindi letti dal sequenziatore e rimessi insieme, di solito con l'aiuto di una sequenza genomica esistente per il confronto.
Ma la nuova generazione di lettori può esaminare filamenti più lunghi di DNA, fornendo maggiori informazioni sui modelli di ereditarietà genica e sulla struttura complessiva del genoma. I pezzi più lunghi di DNA rendono anche più facile per i ricercatori assemblare un genoma quando non c'è uno standard a cui fare riferimento. Sebbene sia più costoso per genomi grandi e complessi, potrebbe essere un modo migliore per derivare genomi di riferimento di varie specie meno studiate, comprese alcune colture importanti. E sebbene non sia ancora disponibile, tale sequenziamento di singole molecole potrebbe eventualmente essere migliore anche per il sequenziamento di genomi unici come quelli dei tumori, che hanno molte mutazioni.
L'analisi della singola molecola in generale esiste da anni, ma il suo tasso di errore era così alto, circa il 15%, che non era considerato un metodo di sequenziamento affidabile. Nel nuovo articolo, i ricercatori del Cold Spring Harbor Laboratory di New York hanno scoperto come ridurre drasticamente quel tasso di errore. L'autore del documento, Michele tesoro , un assistente professore a Cold Spring Harbor, utilizzava essenzialmente la tecnologia più convenzionale prodotta dall'azienda con sede a San Diego Illumina per aiutare a correggere gli errori nel metodo a singola molecola. Il risultato è sostanzialmente migliore rispetto all'utilizzo della sola tecnologia di Pacific Biosciences, afferma. I dati sono sostanzialmente perfetti.
I suoi aggiustamenti matematici, pubblicati come software open source per altri scienziati, avranno probabilmente un impatto importante sulla redditività commerciale di Pacific Biosciences, afferma Schatz, aggiungendo che non ha alcun interesse finanziario nella società. PacBio ha avuto difficoltà di recente. C'era incertezza se la tecnologia avrebbe avuto successo, dice. Ora che abbiamo una soluzione computerizzata quasi totalmente automatizzata, penso che consentirà un'adozione più diffusa della tecnologia.
Tuttavia, tale analisi a singola molecola non sostituirà la tecnologia più convenzionale in tempi brevi, perché non è così conveniente per i genomi complessi di grandi dimensioni, come quelli delle persone, secondo David Jaffe e Chad Nusbaum, esperti di genomica presso il Broad Institute di Cambridge, Massachusetts. Ma può essere utile per risolvere problemi specifici. Chiaramente stai ottenendo qualche beneficio qui. Deve essere bilanciato rispetto al costo, dice Nusbaum.
Tuttavia, se la tecnologia PacBio potesse essere utilizzata per sequenziare i genomi delle piante come il mais, sarebbe un risultato enorme, afferma Nusbaum. Per anni, la gente ha detto che il genoma del mais è impossibile. Se questo può darti sequenze geniche meglio espresse, allora è estremamente importante per l'agrobusiness, dice, sia per lo sviluppo del cibo che dei biocarburanti.