Геном – за четверть часа!

До сих пор расшифровка генома требовала очень сложной экспериментальной базы.
Фото Reuters

Самую настоящую сенсацию произвело на конференции «Успехи геномной биологии и технологии», проходившей во Флориде, сообщение небольшой компании, подвизающейся при Оксфордском университете. В названии фирмы есть слово «нанопора», описывающее принцип работы нового ДНК-секвенатора. Последний представляет собой устройство для считывания последовательностей – секвенций «букв» генетического кода. Для быстрого проведения анализа в полевых условиях достаточно всего лишь взять образец биоматериала и поместить его в соответствующую емкость устройства, которое затем подключается через USB-разъем к ноутбуку.

Анализ цепи ДНК осуществляется путем ее пропускания сквозь белковую пору, имеющую сечение несколько нанометров, откуда и название компании. До самого последнего времени ее сотрудники специализировались на протеин-инжиниринге, то есть дизайне белковых молекул и комплексов с заданными свойствами. Последние важны помимо всего и тем, что протеиновые нанопоры для решения многих задач должны быть совместимы с чипами, анализирующими изменения электрического потенциала. В устройстве, получившем сокращенное название МinION, микрочип анализирует ничтожные изменения электротока при прохождении того или иного нуклеотида ДНК сквозь белковую пору.

Протеиновые комплексы нанопор укрепляются в искусственной мембране, имитируя тем самым естественное расположение функциональных белков в мембранной оболочке живых клеток. Преимуществом нового подхода к анализу последовательностей является резкое увеличение длины фрагментов ДНК, а также возможность параллельного секвенирования, то есть одновременного считывания последовательностей, что резко ускоряет процесс. Лаборатории могут закупать также большую машину GridION, представляющую собой «сеть» из 20 модулей. Такая машина стоимостью каких-то 5 тыс. долл., по заявлению ее создателей, прочитывает геном человека за четверть часа!

Но сенсация, произведенная во Флориде, не сводится только к резкому увеличению скорости считывания генома. Два главных американских игрока на этой сцене могут после всех «скидок» похвастаться суточным геномом за полторы сотни тысяч долларов. Однако применяемые ими машины громоздки и потребляют много энергии, что делает невозможным их использование в полевых условиях.

На присутствовавших участников конференции особое впечатление произвел MinION стоимостью 900 долл., который можно использовать и на делянке селекционера, и на рынке при проверке качества мяса и морепродуктов. Мгновенный анализ позволяет чрезвычайно быстро проверить наличие тех или иных вирусов и микроорганизмов, а также обнаружить изменения в генетически модифицированных организмах. То же относится и к быстрому «просмотру» генома раковых клеток непосредственно в ходе операции. В сообщении о сенсации и говорится, что «область применения нового мини-секвенатора невозможно себе представить».

В заключение небольшая ложечка дегтя. Дело в том, что ускорение и удешевление дались создателям этого девайса за счет повышения процента ошибок. Ранее сообщалось о новых методах ускоренного анализа генома, имевших ошибку до 20%. У MinION она оставляет всего 4%, что многовато для многих областей применения. С одной стороны, компания обещает резкое уменьшение процента ошибки, а с другой – высокая точность считывания не всегда и нужна-то. Потом подозрительный фрагмент можно всегда проверить, послав его в большую лабораторию с ее мощными машинами.

Но даже и «ошибочный» вариант может много сказать специалисту. По крайней мере определить направление дальнейшего поиска. Даже при 4% опечаток вы легко отличите «Войну и мир» графа Толстого от «Мастера и Маргариты» врача Булгакова.