Ο αποκωδικοποιητής του DNA με τη μορφή της κίνησης USB-flash

• αποκωδικοποιητή DNA ως USB-φλας

Στο Ηνωμένο Βασίλειο, δημιούργησε το παραμικρό αυτόματη αποκρυπτογράφηση του γονιδιώματος του κόσμου. Θα εμφανιστεί στα ράφια των καταστημάτων το τρέχον έτος, και - με μια ελκυστική τιμή. Μια εταιρεία που δεν θα είναι λιγότερο ενδιαφέρουσα αναλυτή DNA, φυλακισμένος στο διακομιστή.

Ο αποκωδικοποιητής του DNA με τη μορφή της κίνησης USB-flash

Η εταιρεία Oxford νανοπόρων Technologies εισήγαγε ένα μικροσκοπικό αλληλουχία μίας χρήσεως προσδιοριστή βάσεων στο μόριο του DNA - τσιράκι.

Πλήρως αυτόνομο μέγεθος priborchik ελαφρώς μεγαλύτερες μονάδες flash μνήμη, που συνδέεται με θύρα USB ενός φορητού υπολογιστή ή υπολογιστή. Περιέχει όλα τα απαραίτητα στοιχεία για μια πλήρη αλληλούχιση του γονιδιώματος: Σύστημα mikropotokovye, μοναδική αισθητήρες και εξειδικευμένων ηλεκτρονικών ειδών.

Ο αποκωδικοποιητής του DNA με τη μορφή της κίνησης USB-flash

Η ακρίβεια του αρχάριο - αλληλούχιση επίπεδο των υπαρχόντων συστημάτων, δημιουργοί συσκευή αξίωση.

Η συσκευή παράγει μια άμεση ανάγνωση των «γραμμάτων» του DNA σε πραγματικό χρόνο τους αντανακλούν πάνω στην οθόνη, καθώς και τα αρχεία στη μνήμη του υπολογιστή.

Οι ερευνητές μπορεί να καθορίσει εκ των προτέρων πόσο πληροφορίες που χρειάζονται για το σκοπό μια εμπειρία ή ένα τμήμα του γενετικού κώδικα, που ψάχνουν και να σταματήσει μεταγραφή από την επίτευξη του αποτελέσματος, να πάει γρήγορα σε ένα νέο πείραμα.

Προετοιμασία των δειγμάτων για το σύστημα τσιράκι και δεν απαιτεί πολλή προσπάθεια. Η συσκευή λειτουργεί με ένα δίκλωνο DNA, επιπλέον, δεν απαιτεί προ-ενίσχυσης.

Σε ορισμένες περιπτώσεις, ο αισθητήρας μπορεί να διακρίνει αμέσως μορίου από το δείγμα αίματος ή ορού, και μερικές φορές μπορεί να χρειαστεί μια μικρή μίγμα προεπεξεργασίας.

Πιο ενδιαφέρον είναι ότι η συσκευή είναι side project Μινιόν, που γεννήθηκε για να δημιουργήσει ένα μεγαλύτερο, πιο ισχυρό αλληλουχίας επαναχρησιμοποιήσιμο σύστημα - GridION. Και οι δύο χρησιμοποιούν την ίδια τεχνολογία για να αποκρυπτογραφήσει το γονιδίωμα, στην οποία μια ομάδα βιοχημικών από τη Βρετανία και τις Ηνωμένες Πολιτείες εργάστηκε για περίπου 20 χρόνια (αρχής γενομένης από την εμφάνιση του γυμνού ιδέα). Ο μηχανισμός βασίζεται σε ένα πολυμερές μεμβράνης με ενσωματωμένο νανο-πόρους. Αυτό το μέρος της συσκευής επιτυγχάνεται ένα συνδυασμό φυσικών (πρωτεΐνες) και συνθετικών μορίων.

Ο αποκωδικοποιητής του DNA με τη μορφή της κίνησης USB-flash

μεμβράνης nanopores σχεδιαστεί για να υπερπηδήσει ορισμένες αυστηρά μόριο.

Ένα ειδικά σχεδιασμένο διάλυμα ενζύμου προστέθηκε στο δείγμα, και μαζεύει το διαδοχικά μόριο DNA ωθεί μέσω του πόρου είναι διαμέσου μήτρας (βλέπε το παραπάνω σχήμα).

Κατά το χρόνο αυτό, ο πόρος είναι συνδεδεμένη με ένα ηλεκτρονικό κύκλωμα ανιχνεύει τις ηλεκτρικές ταλαντώσεις. Σύμφωνα με την ειδική τους προφίλ κάθε συσκευή υπολογίζει το τελευταίο ζεύγος βάσεων, και με μεγάλη ακρίβεια ακόμα και για πολύ καιρό θραύσματα «μόριο της ζωής».

Ο αποκωδικοποιητής του DNA με τη μορφή της κίνησης USB-flash

Η μεμβράνη νανοπόρων πρωτεΐνη. Μετά πηγαίνει ρεύμα ιόντων, οι οποίες συμβαίνουν «διαταραχή», οι οποίες διαφέρουν ανάλογα με τον τύπο που διέρχεται από τα «πύλη» μόρια. Με βαθμός απόκλισης τρέχουσας ηλεκτρονικών προσδιορίζει βασικές βάσεις DNA.

Σε αντίθεση με τους συναδέλφους του συστήματος μικροσκοπικό GridION του είναι ένα είδος server-αποκωδικοποιητές συγκρότημα (η εταιρεία καλεί τους κόμβους τους - κόμβος GridION).

Κάθε κόμβος έχει μια υποδοχή για ένα φυσίγγιο μίας χρήσης. Το τελευταίο περιλαμβάνει το σύνολο των αντιδραστηρίων που απαιτούνται για μια πλήρη ανάλυση του DNA, και η πραγματική αναλυτή τσιπ με δύο χιλιάδες nanopores περιγράφεται παραπάνω.

Κόμβος κόμβος GridION μετρηθεί με ακρίβεια ιόντων ρευμάτων στο εσωτερικό του τσιπ, τα αποκωδικοποιεί και εμφανίζει το αποτέλεσμα της αλληλούχισης. Παράλληλα ακολουθία ο γενετικός κώδικας καταγράφεται σε έναν εξωτερικό σκληρό δίσκο ή άλλον υπολογιστή (μέσω USB ή δικτύου). Πάνω από ένα κόμβο ημέρα GridION είναι σε θέση να εκδώσει δεκάδες gigabytes σε δεδομένα αλληλουχίας βάσεων του DNA που μελετήθηκαν.

Ο αποκωδικοποιητής του DNA με τη μορφή της κίνησης USB-flash

μονάδα GridION μπορεί να ρυθμιστεί για αναζήτηση όχι μόνο το δείγμα και η ανάλυση του DNA, αλλά επίσης και άλλα μόρια - σχετικές πρωτεΐνες επιστήμονας ή, για παράδειγμα, εκρηκτικές ενώσεις.

Αν και η «server» κόμβος GridION είναι ικανός να λειτουργεί ως αυτόνομο εξοπλισμό επιφάνειας εργασίας, το πιο εντυπωσιακό αποτέλεσμα επιτυγχάνεται όταν οι διάφορες τέτοιες συσκευές συνδυάζονται σε ένα ράφι διακομιστή (πρότυπο πλάτος των 19 ίντσες) και ενεργούν σε συνεννόηση, ανταλλαγή δεδομένων απευθείας κατά τη διάρκεια της αποκωδικοποίησης.

(Με την ευκαιρία, ο κόμβος διαστάσεις και οι συνδέσεις GridION αντιστοιχούν στην κοινή διακομιστή.)

Ο αποκωδικοποιητής του DNA με τη μορφή της κίνησης USB-flash

για τις κασέτες GridION.

Η έκδοση του 2013 αναμένεται να κυκλοφορήσει τον κόμβο GridION ήδη στο 8000 η νανοπόρων, και θα πρέπει να λειτουργεί πιο γρήγορα από ό, τι το προηγούμενο μοντέλο.

Σύμφωνα με τους προγραμματιστές, 20 από αυτά τα μηχανήματα σε ένα rack server θα είναι σε θέση να αποκωδικοποιήσουν ολόκληρο το γονιδίωμα ενός ατόμου σε μόλις 15 λεπτά.

Και οι δύο συσκευές, και GridION (η πρώτη έκδοση), και ένα εντυπωσιακό Μινιόν, έχει προγραμματιστεί να κυκλοφορήσει στην αγορά το 2012. Κατασκευαστής σκοπεύει να δημιουργήσει μια ανταγωνιστική τιμή, σε σύγκριση με τις πιο πρόσφατες τεχνολογίες υψηλής ταχύτητας αποκωδικοποίησης του γονιδιώματος.

Συγκεκριμένα, η «ακολουθιών DNA - flash» θα κοστίζει λιγότερο από $ 900.

Ο αποκωδικοποιητής του DNA με τη μορφή της κίνησης USB-flash

«Server» κόμβο GridION και ένα σύνολο κόμβων στο rack server. Ένας κόμβος GridION καταναλώνει λιγότερο από 50 Watt της δύναμης, η εταιρεία τονίζει ένα από τα πλεονεκτήματα της συσκευής.

Εδώ πρέπει να θυμόμαστε ότι λίγο περισσότερο από ένα χρόνο πριν από την αμερικανική εταιρεία Life Technologies εισήγαγε ένα επιτραπέζιο προσωπικό γονιδίωμα αποκρυπτογράφηση Personal Genome Machine, αξίας τουλάχιστον $ 100 χιλιάδες. Η αρχή primononny σε αυτό διαφέρει από την τεχνολογία GridION, αλλά υπάρχουν κοινά: για αυτοματοποιημένη ανάλυση ακολουθίας, οι επιστήμονες έχουν επίσης αναπτύξει ένα μικροτσίπ που συνδυάζει ηλεκτρονικά με τη χημεία.

Τον Ιανουάριο του 2012, Life Technologies (ή μάλλον, η θυγατρική της εταιρεία Ion Torrent) έδειξε νέα γονιδίωμα μοντέλο αποκωδικοποιητή που ονομάζεται Ion Proton. Αυτό το μηχάνημα έχει ήδη υπολογίζεται σε $ 149.000, αλλά ο αναλυτής τσιπ, κρύβοντας στο εσωτερικό, είναι 1.000 φορές πιο ισχυρό από το προηγούμενο δείγμα.

Η συσκευή Ion Proton είναι σε θέση να διαβάσετε το πλήρες ανθρώπινο γονιδίωμα σε μία ημέρα με κόστος «αναλώσιμα» $ 1.000.

Όλες αυτές οι συσκευές θα πρέπει να εξαλειφθούν, όπως λένε οι επιστήμονες, ένα από τα εμπόδια σε μια σειρά βιολογικών και ιατρικών ερευνών - μια αργή αποκωδικοποίηση του γονιδιώματος.

Τώρα, το έργο αυτό μπορεί να πάρει σε ένα σχετικά μικρό εργαστήριο, και στην περίπτωση της αποκρυπτογράφησης, τα flash drives μπορεί να ειπωθεί ότι η τεχνολογία αποκωδικοποίησης του DNA είναι στα πρόθυρα της έρχεται σχεδόν σε κάθε σπίτι, όπως ακριβώς και η περιεκτικότητα σε ζάχαρη τώρα οι άνθρωποι ανεξάρτητα αναλύονται του αίματος.