Геном за 100 долларов
Американский стартап обещает секвенировать геном за $100
Ирина Конова, PCR.news
Согласно пресс-релизу Ultima Genomics Delivers the $100 Genome, новая платформа для массивного параллельного секвенирования синтезом, получившая обозначение UG 100, включает сам секвенатор и ПО для обработки данных. Снизить стоимость секвенирования до $1 за гигабазу позволяет ряд решений. Так, технология исключает проточную ячейку. Вместо нее используется кремниевая подложка. На нее нанесены участки, с которыми ДНК связывается за счет электростатических сил. Специалисты компании утверждают, что и подложка, и метод ее обработки широко используются в полупроводниковой индустрии и стоят недорого.
При подготовке ДНК используется клональная амплификация на бусинах, каждая из которых находится в капле воды в эмульсионной системе. Площадь поверхности подложки позволяет разместить на ней более 10 млрд. бусин. По словам разработчиков, есть задел для дальнейшего увеличения их количества.
Для секвенирования используются в основном немодифицированные нуклеотиды, не прерывающие реакцию. Менее 20% нуклеотидов несут флуоресцентную метку. В результате синтезируется немодифицированная ДНК. Рост цепи регистрируется оптической системой. Особая система доставки реагентов на подложку обеспечивает их экономный расход. Обработка полученных данных проводится с помощью нейросети, обученной на терабазах сиквенсов. Ultima Genomics утверждает, что максимальная длина рида, полученная с помощью UG 100, превысила 400 п. о.
Несколько научных центров получили платформу UG 100 по программе раннего доступа и готовы поделиться результатами. Например, Институт Бродов (США) использовал новую платформу для секвенирования более 200 человеческих геномов. Результаты размещены на bioRxiv. Сначала ученые секвенировали семь стандартных «геномов в бутылке» (Genome in a Bottle, GIAB), HG001–HG007. Средняя длина ридов составила 282 п. о., среднее покрытие на образец — 60Х, на референсный человеческий геном GRCh38 картировалось более 99,9% ридов. На следующем этапе UG 100 применили для секвенирования 224 образцов из проекта 1000 Genomes. Среднее покрытие составило 56Х на образец, средняя длина рида — 279 п. о. При обработке данных ученые отметили ошибки в распознавании вариантов, которые можно решить оптимизацией протокола клональной амплификации.
Еще один препринт с результатами тестирования UG 100 выложила в базу bioRxiv команда Стэнфордского университета (США). Ученые использовали платформу для анализа смены паттернов метилирования, связанной с превращением предраковых полипов в колоректальную аденокарциному. На первом этапе ученые сравнили полногеномные данные о метилировании, для стандартных референсов HG001, HG002 и HG005, полученные на UG 100 и другими методами, используя в качестве эталона результаты EpiQC. Они отметили согласованность данных UG 100 и других платформ и высокое покрытие. Затем UG 100 применили к образцам крови и свежезаморженным образцам нормальной слизистой оболочки кишечника, полипов и рака от девяти пациентов с семейным аденоматозным полипозом. Ученые обнаружили десятки тысяч сайтов дифференциального метилирования, подтвердили, что постепенное изменение характера метилирования связано с развитием рака, и описали специфические паттерны для генов и регуляторных областей. Несмотря на то, что для окончательных выводов необходимо проанализировать с помощью новой платформы большее количество образцов, авторы надеются, что полученные наборы данных послужат ценным ресурсом для дальнейших исследований.
Также готовится к публикации работа команды из Института Уайтхеда о применении UG 100 для анализа единичных клеток. Все пользователи новой платформы расскажут о ней на конференции «Достижения в области геномной биологии и технологии», которая пройдет с 6 по 9 июня во Флориде. Уже сейчас ученые называют архитектуру UG 100 революционной, преодолевающей ограничения традиционных NGS-технологий.
Первой о намерении секвенировать геном человека за $100 заявила компания Illumina в 2017 году. В 2020-м такие же планы озвучила китайская фирма MGI. Однако пока этой цели не удалось достичь никому. На сегодня стоимость одного генома упала ниже $1000, но уже несколько лет она держится на уровне $6–10 за гигабазу.
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru