2017. augusztus 17. csütörtök
Jácint
Biotechnológia, molekuláris biológia és élettan az mRNS.hu-n

Az info@mrns.hu-ra küldhet linket vagy valamilyen anyagot, amit szeretne, ha hírként bemutatnánk.


Korábbi híreink  |   Keresés:

Kiválasztott hír:
Megosztás: Add az iWiW-hez Add a Facebook-hoz Add a Twitter-hez Add a Google Reader-hez Add a Startlaphoz
Áttörés a nukleinsav szekvenálásban - 2015-08-21 11:58:40 Hozzászólás írása Hozzászólások száma 0 hozzászólás 
Áttörés a nukleinsav szekvenálásban

A DNS/RNS szekvenálási technológiák óriási fejlődésen mentek keresztül az utóbbi tizenöt évben. A Human Genom Project annak idején tíz évig tartott, laboratóriumok tucatjai dolgoztak rajta, és dollár milliárdokba került. Ma, ha valakinek van két napja és pár ezer dollárja, megkapja a saját genomjának teljes szekvenciáját. Meglehetősen sok, egymással versengő szekvenálási rendszer létezik (Illumina, SOLiD, 454, Ion Torrent, DNA nanoball, és a többi); a legújabb tagja ennek a klubnak a nanopórus szekvenálás (nanopore sequencing).

Ez az új módszer könnyen a nukleinsav szekvenálás fejlődésének egy újabb lepcsőfokát jelentheti. Az eddigi, úgynevezett “új  generációs” szekvenálók (next generation sequencing, deep sequencing) viszonylag nagyméretű, drága berendezések voltak, így egy-egy laboratóriumnak nem is volt értelme (vagy lehetősége) vásárolni és fenntartani őket. Idén azonban az Oxford Nanopore Technologies jóvoltából megérkeztek a kisméretű szekvenálók, sőt, most folyik a MinION, egy USB pendrive méretű szekvenáló tesztelése.






 
Ez valóban szédítő fejlemény, ha belegondolunk a lehetséges következményekbe. A Human Genom Project milliárdos költségvetésétől elérkeztünk egy olyan szekvenáló berendezésig, amely a zsebünkben is elfér.
 
Ez a technológiai áttörés óriási lehetőségeket jelent nemcsak a biológia tudományokban, hanem az orvostudományban, élelmiszerbiztonságban is, illetve bárhol, ahol nukleinsav szekvenálásnak jelentősége lehet. Ez a technológia kiválthat nagyon sokféle diagnosztikai vizsgálatot, amelyeket eddig vagy PCR-re, vagy fehérje azonosításra alapoznak (ELISA). Így tehát nagyon gyorsan megállapítható lesz, hogy van-e lóhús a marhahúsként árult hamburgerben, vagy éppen kik értek hozzá a gyilkos fegyverhez.

A MinION jelenleg csak vírusok és baktériumok szekvenálására alkalmas, mivel az eukarióta genomok egyrészt nagyok, másrészt sok, szekvenálás szempontjából technikailag nehezen kezelhető szakaszt tartalmaznak. Ez egyelőre azt jelenti, hogy az öt centi hosszúságú szekvenáló nem ad lehetőséget az ún. “személyre szabott” gyógyításra, – megjegyzés (Az Oxford Nanopores kínál kisméretű, asztali szekvenálókat, amelyek viszont alkalmasak erre a feladatra.) Erről a gyógyítási szemléletváltásról már sokan, sokféleképpen beszéltek. Képzeljük csak el, mennyivel könnyebb lenne egy orvos dolga, ha tudná, hogy a betege milyen genetikai háttérrel rendelkezik, hiszen ez alapján pontosabban meg tudná tervezni a kezelést is. Arról nem is beszélve, hogy többen is felvetették már az onkolítikus vírusok használatát rákterápiában –es ez a technológia tökéletesen beleillik ebbe a stratégiába. A beteg tumorjából vett biopszia alapján sokkal jobban “megtervezhető”, azaz “személyre szabható” egy onkolítikus vírus. (A DNS szintézis ára is lecsökkent annyira, hogy ez a megközelítés gazdaságilag reális legyen.)

Amiben segíthet (sőt, már segített is) ez a kis berendezés, az a kórokozók azonosítása akár egy kis afrikai faluban is. Nem kell más, csak egy DNS izoláló kit, egy laptop, és pár órán belül azonosítható a kérdéses vírus vagy baktérium. Ez jelentősen lecsökkenti a válaszadáshoz szükséges időt, hiszen nagyon sok súlyos trópusi betegség első tünetei egyáltalán nem jellegzetesek –elvégre a beteg számára is életbevágóan fontos, hogy megállapítsák akár az Ebola jelenlétét a legelső tünetek megjelenésénél (a hatóságokról nem is beszélve, akiknek ugyancsak jól jön az extra idő a megfelelő karantén intézkedésekhez).

Maga a nanopor szekvenálás egy viszonylag egyszerű technológia. Nagyon lényeges, hogy a folyamat nem igényel amplifikációt. (Általában a mintában lévő nukleinsavakat PCR-el fel kell szaporítani szekvenálás előtt. Ez a lépés, a PCR jellegéből adódóan megváltoztatja a jelenlévő szekvenciák arányát, mivel a polimeráz enzim bizonyos szekvenciákat nagyobb hatékonysággal amplifikál.)




 
 
A DNS-t tehát egy membránon lévő kb. 1 nanométer átmérőjű póruson átvezetik elektroforézissel, és ahogy az egyes bázisok áthaladnak a membrán-pórus komplexen, megváltoztatják a pórus elektromos potenciálját. Ezt a fluktuációt méri a detektor, es ebből határozza meg a DNS szekvenciáját. Maga az ötlet egyszerű, és már viszonylag régóta ismert. George Church mar 1995-ben felvetette ennek a lehetőségét az MIT-n de a gyakorlati megvalósításra húsz évet kellett várni, mivel komoly technológiai akadályokat kellett elhárítani.

Bár a berendezés még csak kísérleti stádiumban van, máris sikerrel vizsgázott: egy Birmingham-i kórházban több tucat ember betegedett meg szalmonella-gyanús tünetekkel. A kórház segítséget kért a berendezést tesztelő Birminghami Egyetem kutatóitól, akik három óra alatt sikerrel azonosítottak a kórokozót, valamint, hogy a szalmonella baktérium melyik törzse felelős a járványért. (Ezek a vizsgálatok napokat vesznek általában igénybe.)

Az Európai Mobil Laboratórium Project (European Mobile Laboratory Project) és az amerikai NIH már használja ezeket a készülékeket Afrikában. Egy faluban negyvennyolc óra alatt tizennégy betegben azonosították az Ebola vírusát, és az eredmények segítségével, sikerrel állították össze a vírus filogenetikai fáját, hogy megállapíthassák, honnan indult a fertőzés. Ez a fajta rugalmasság és gyorsaság nagyon is lényeges a diagnosztikában, különösen járványgyanús megbetegedések esetében.

A rendszer persze nem tökéletes. Mint írtuk, eukarióta szekvenciák még gondot jelentenek, és a szekvenálás pontossága sem azonos a “hagyományos" új generációs szekvenáló berendezésekkel. Amint láthattuk, mindezek a problémák nem jelentenek gondot a fertőző betegségek elleni harcban; a technológia további felhasználása azonban csak azután történhet meg, amint ezeket a gondokat sikerül kiküszöbölni.

Kép1, Kép2, Kép3

2015. augusztus 21.

Donászi András

Cikk ajánlása » email:
Hozzászólás írása
Hozzászólás
 

Értékelések száma: 8, Cikk értéke (1-10):


Értékelje ezt a cikket! 


Hirdetés
Email cím:
Jelszó:

Regisztráció »
Elfelejtett jelszó »
Portálunk oldalai megfelelnek az egészségügyi információk megbízhatóságát és hitelességét garantáló HONcode előírásainak. Ezt: itt ellenőrizheti
Portálunk oldalai megfelelnek az egészségügyi információk megbízhatóságát és hitelességét garantáló HONcode előírásainak. Ezt:
itt ellenőrizheti
.
Oldal ajánlása (email):
Az ajánlót küldi (név):
Hirdetés