Líderes em Tecnologia de Molécula Única
Apesar das limitações na sensibilidade, velocidade e tamanho da sequência obtida, o novo método de sequenciamento descrito na PNAS era novo e mostrou promessa suficiente para chamar a atenção dos capitalistas de risco que se aproximavam do professor sobre o investimento em sua tecnologia. Deve ter havido algo sobre a técnica que os investidores de capital de risco estão procurando, pois isso foi o primeiro , de acordo com um antigo membro da equipe e diretor sênior de pesquisa, Dr. Timothy Harris ... os investidores de risco não costumam se aproximar os cientistas, é o contrário !
A publicação PNAS foi lançada em 1 de abril de 2003, a primeira rodada de financiamento para uma nova empresa foi iniciada em 19 de dezembro de 2003, e em 2 de janeiro de 2004, a Helicos abriu suas portas com 5 funcionários, incluindo o Dr. Harris. especialista em ciência de medição e tecnologia de molécula única. Helicos está atualmente situado em Cambridge MA, EUA e, após duas rodadas de financiamento de investimento, e a partir de um IPO em 27 de maio de 2007, agora é negociado publicamente sob NASDAQ: HLCS .
A Helicos é especializada em tecnologias de análise genética, em particular, uma verdadeira tecnologia de Sequenciação de Molécula Única (tSMS TM ) , validada com o sequenciamento do genoma do vírus M13, conforme descrito na Science Magazine em abril de 2008. A plataforma especializada tSMS TM usa o HeliScope TM Single Sequenciador de Moléculas .
De acordo com o Dr. Harris, esse projeto em particular foi iniciado em janeiro de 2004 e, em junho de 2005, eles haviam sequenciado com sucesso o vírus M13, uma sequência medicamente relevante, descrita no artigo da Science.
Como funciona o tSMS TM ?
Uma cadeia de ADN com cerca de 100-200 pares de bases é cortada em fragmentos mais pequenos utilizando enzimas de restrição e são adicionadas caudas poliA . As cadeias encurtadas são então hibridizadas com a placa de células de fluxo Helicos, que possui bilhões de cadeias polyT ligadas à sua superfície. Cada modelo hibridizado é sequenciado de uma só vez. Portanto, bilhões por corrida podem ser lidos. A marcação é realizada em "quadras" consistindo de 4 ciclos cada, para cada uma das 4 bases nucleotídicas. Bases fluorescentes são adicionadas, e um laser no instrumento ilumina a etiqueta, fazendo uma leitura de quais fios pegaram aquela base rotulada em particular. O rótulo é então clivado, e o próximo ciclo começa com uma nova base. Depois que a célula de fluxo foi tratada com cada base (4 ciclos), a quadra está completa, e uma nova começa novamente com a base de nucleotídeo inicial.
Atualmente, o HeliScope TM pode ler fragmentos de DNA de cerca de 55 pares de bases de comprimento. Quanto mais bases na sequência, menor a porcentagem de fitas que podem ser usadas em uma amostra, porque alguns fios deixam de se alongar durante o processo.
Para leituras de 20 ou mais bases, cerca de 86% das fitas podem ser usadas. Para leituras mais longas (mais de 55 pares de bases), essa porcentagem cai para cerca de 50%.
A vantagem da molécula única
Enquanto várias outras empresas oferecem várias tecnologias de seqüenciamento por síntese com plataformas de alto rendimento, vários reagentes diferentes, a custos comparáveis e leituras curtas de 25-40 pares de bases, apenas Helicos lê a seqüência de DNA de um nucleotídeo de cada vez com seus patenteados técnica de rotulagem que é sensível o suficiente para permitir leituras em uma única molécula. Outros métodos exigem que o DNA seja amplificado (usando PCR ) para fazer múltiplos (milhões) de cópias antes do seqüenciamento. Ele introduz o potencial para um grau significativo de imprecisão devido a erros de processamento por enzimas polimerase durante a amplificação.
A partir de abril de 2008, o HeliScopeTM teria sido capaz de sequenciar bilhões de bases de nucleotídeos por dia.
Helicos é membro da Coalizão de Medicina Personalizada e recebeu financiamento de subsídio "$ 1000 genome" . O genoma de $ 1000 em um dia é uma meta projetada que exigiria que o sequenciador processasse bilhões de bases por hora. Atualmente, o protótipo do sequenciador levaria anos para identificar um genoma inteiro, que custaria muito mais do que US $ 1.000.
As aplicações para a tecnologia tSMSTM são muitas, incluindo a detecção de variantes genéticas em humanos e outras espécies para determinar as causas da doença, resistência a antibióticos em bactérias, virilidade em vírus e muito mais. A capacidade de detectar um único gene sem amplificação tem muitos usos potenciais na microbiologia ambiental, pois as técnicas genéticas são frequentemente usadas para detectar microrganismos viáveis, não cultiváveis ou encontrados no solo e em outras matrizes que proíbem o isolamento pelos métodos atuais. Além disso, a natureza das amostras ambientais freqüentemente apresenta dificuldades para amplificação gênica utilizando PCR, devido a problemas de contaminação. No entanto, essas dificuldades também teriam que ser superadas para que as enzimas polimerase usadas em tSMSTM funcionem sem interferência.
A teoria por trás do sequenciamento de molécula única é bastante básica, e você pode se perguntar por que ninguém pensou nisso antes. Embora pareça bastante simples, existem muitos componentes técnicos envolvidos no desenvolvimento de tais plataformas, e muitos desafios para manter Helicos ocupado, incluindo o desenvolvimento de novas reações químicas e reagentes, placas e leitores de alto rendimento. A capacidade de detectar fluorescência de um único rótulo em uma única base requer instrumentação altamente sensível , e a química para rotular e detectar sinais precisa ser perfeita para minimizar a interferência e otimizar a fidelidade da DNA polimerase, conforme aplicada a gabaritos imobilizados e rotulados. nucleotídeos. Estes são alguns dos desafios enfrentados por Helicos, uma vez que continua a desenvolver esta tecnologia na esperança de um dia entregar o genoma humano de 1 mil dólares.