快,低成本测序技术需要驱动的个性化医疗时代

DNA测试正在改变卫生保健和医药,但是目前的技术只给个人的基因组成的快照。任何病人想要一个完整的继承了DNA,或基因组,将他们的下巴一看到比尔-当前的1000万美元或更多收取每个人或mammalian-sized基因组测序。

现在,格兰特的奖国家人类基因组研究所(NHGRI),科学家在生物设计研究所亚利桑那州立大学正在扩大努力降低DNA测序的成本。

NHGRI,国立卫生研究院(NIH)的一部分,已经设定了一个目标为1000美元或更少-成本比现有技术低10000倍,使基因组测序常规医疗的诊断工具。

降低成本可能允许医生医学治疗适应一个人的基因诊断,治疗,并最终预防许多常见疾病如癌症、心脏病、糖尿病和肥胖症。

ASU化学家Peiming张先生和他的合作者剑顾了一笔897000美元的赠款计划下一个雄心勃勃的DNA测序项目,结合物理、化学与工程和纳米技术。研究人员被指控萎缩了13年的艰巨任务,27亿美元的人类基因组计划的日子。

“如果你想开发一个技术个人基因组序列为1000美元,你必须考虑使用纳米技术,”张说,助理研究教授在单分子生物物理学中心生物设计研究所。“现在可用的技术开拓了一种新的排序方法。”

张艺谋独特的技术将使科学家能够数十亿碱基对的DNA序列在一个单一的一天。这是平均大小的哺乳动物的基因组,大约是每天基地10000倍可以使用当前测序技术。通过增加排序的速度和减少成本,基因研究可以开发一个更重要的角色在日常医疗实践。

在张的测序项目中,数十亿碱基对的基因组DNA测序在单一,饼干也是一厘米一厘米的芯片。技术使用杂交,加入两个互补的DNA链的过程,DNA序列通过一个示例单链DNA探针在芯片。

原子力显微镜(AFM),如含咖啡因的速度读者,可以快速扫描芯片的表面看到的DNA样本杂交的探针。无论样品DNA探针,结合序列登记。

“传统测序方法,通过杂交探针的数量有限,可以放置在一个芯片上,“剑Gu说,研究人员在生物科学生物设计研究所和中心的共同项目。

通过使用由顾nanoprinting技术,研究人员希望能增加探测他们可以适应芯片上。“现在,我们有一个机械印刷技术,可以把数十亿芯片上的探针表面以非常低的成本,”顾说。

估计单个碱基对可以测序DNA探针,这意味着优化nanoprinting过程至关重要的目标1000美元的基因组,根据张。

研究者的首要目标是证明的主要方法。他们计划合成一个通用DNA纳米阵列在100微米到100年测微计芯片大小的尘螨,到2009年。

张先生和他的团队的奖的九个拨款由美国国立卫生研究院基因组实现1000美元的目标。张的努力也加入另外两个ASU研究小组,由斯图亚特·林赛和彼得·威廉姆斯在其他DNA测序项目超过200万美元资助亚利桑那州立大学。

“目前只有36赠款在整个NHGRI测序计划,所以很了不起的ASU有三个人,几乎10%的计划,”威廉姆斯说。

威廉姆斯,化学和生物化学教授正在基因组计划100000美元,五年的一部分的目标NHGRI放弃目前的价格成本的100。他的目标是有选择地已知序列的基因参与疾病在几小时内,和几百美元。

林赛,生物设计研究所所长的单分子生物物理学中心,分别从事不同的基因组计划资助1000美元。

林赛是线程DNA分子环,在这种情况下,一个叫环糊精的糖,可以读取DNA序列通过测量摩擦的差异随着分子通过环拉。