Californische chip moet mens sequencen in vier minuten

De genen in een tumor sequencen en een chemokuur op maat ontwerpen terwijl de patiënt nog op de operatietafel ligt. Volgens Hugh Martin, ceo van Pacific Biosciences in Menlo Park, moet dat over een paar jaar mogelijk zijn dankzij een geheel nieuwe sequencingtechniek die door zijn bedrijf wordt ontwikkeld.

Martin denkt dat hij straks binnen vier minuten een compleet menselijk genoom kan sequencen en dat dat niet meer dan 1000 dollar per keer hoeft te kosten.

De ‘Single-Molecule, Real-Time’-technologie (SMRT) van PacBio is ooit ontwikkeld aan de Cornell-universiteit. Hij berust op het volgen van een enkel DNA-polymerase terwijl het een DNA-streng kopieert.

De meetchip is een 100 nanometer dikke laag metaal op een glazen substraat. In het metaal zijn gaatjes met een diameter van enkele tientallen nanometers geëtst. Elk gaatje functioneert als een reactor met een volume van 20 zeptoliter (dat is 10^-21 liter).

De chip wordt gemonteerd op een lichtgevoelige CCD-array, van het soort dat ook in digitale camera’s zit.

Op de bodem van elk gaatje wordt een DNA-polymerasemolecuul gehecht. Vervolgens wordt de chip voorzien van een voorraad A-, C-, T- en G-nucleotiden, elk voorzien van een fluorescente stof in een andere kleur. Die stoffen zijn zo ontworpen dat ze bij gebruik door DNA-polymerase automatisch van hun nucleotide worden afgeknipt.

Als je vervolgens een DNA-streng in het gaatje laat zakken en het polymerase zijn werk laat doen, kun je precies zien welke nucleotiden aan de sequentie worden gebreid. Dat proces duurt namelijk enkele tienden van milliseconden, en het is het enige moment dat een nucleotide mét kleurstof langdurig op de bodem van het gaatje verblijft zonder meteen weer weg te diffunderen. De CCD-array registreert het als een lichtflits die veel sterker is dan de achtergrondruis die door ongebonden nucleotiden wordt veroorzaakt.

Onderzoek heeft geleerd dat je zo in één run een DNA-fragment van enkele tienduizenden nucleotiden lang moet kunnen aflezen.

Hoe lang het nog duurt eer Pacific Biosciences een functionerende sequencer op de markt kan brengen, is voorlopig nog niet duidelijk.

bron: Reuters