Геном за десять долларов

Наука и технологии
Фото: EPA

Ученые из Университета штата Вашингтон придумали дешевую и «быструю» технологию секвенирования генома.

Секвенирование первого генома человека заняло 15 лет и было завершено в 2003 году. На проект потратили 3,8 млн долларов. Национальный научно-исследовательский институт генома человека создал программу поиска технологии, которая позволяет осуществлять секвенирование генома меньше чем за 1 тыс. долларов. Работа группы Йенса Гундлаха из Вашингтонского университета также финансировалась за счет этой программы.

Новое направление в секвенировании — протаскивание ДНК через нанопоры и измерение ионного тока при прохождении каждого нуклеотида через ионный канал нанопоры. Йенс Гундлах использовал ионный канал одного из мембранных белков микобактерии. При вхождении в ионный канал однонитиевая ДНК частично перекрывает поток ионов, изменяя показания ионного тока. При этом каждый из четырех нуклеотидов этой ниточки — аденин, гуанин, тимин и цитозин — показывает разные значения тока, поэтому их легко идентифицировать. Проблема ученых состояла в том, чтобы ниточка ДНК проходила через ионный канал с определенной скоростью, при которой можно было бы регистрировать показания тока при прохождении каждого нуклеотида. Для этого к нанопоре присоединили ДНК-полимеразу еще одной бактерии — своеобразный моторчик, позволяющий протягивать дезоксирибонуклеиновую кислоту через нанопору со скоростью, достаточной для определения значений тока. «Моторчик» был разработан учеными из Университета Калифорнии в Санта-Крусе, при этом у калифорнийцев не получалось подобрать нужный ионный канал. Соединение двух технологий, по словам Гундлаха, дало превосходный результат. О своем исследовании, в котором показано успешное прохождение шести цепочек ДНК от 42 до 53 нуклеотидов, авторы рассказали в Nature Biotechnology. Это, конечно, еще не 3 млрд нуклеотидов, как в полном человеческом геноме, но уже показательно.

Новая технология может значительно сократить время секвенирования и затраты на него. Еще несколько лет назад секвенирование одного генома стоило не менее 100 тыс. долларов. Сейчас один геном на классических секвенаторах, стоимостью полтора-два миллиона, стоит несколько десятков тысяч, а на секвенирование тратится несколько недель. По утверждению Йенса Гундлаха, технология с нанопорами позволит уже в ближайшее время удешевить чтение генома не только до объявленной 1 тыс. долларов, а до 10 долларов. И займет всего 15 минут. По мнению многих экспертов, это сулит настоящую революцию не только в науке, но и в персонализированной медицине.