454 Науки о жизни

454 Науки о жизни
Промышленность	Биотехнология
Основан	2000
Судьба	Приобретена Roche в 2007 году и закрыта Roche в 2013 году (производство прекращено в середине 2016 года).
Штаб-квартира	Бранфорд, Коннектикут , олень
Продукты	Секвенаторы генома , реагенты
Услуги	Секвенирование генетических образцов

454 Life Sciences — биотехнологическая компания, базирующаяся в Брэнфорде, штат Коннектикут , которая специализировалась на высокопроизводительном секвенировании ДНК . Она была приобретена Roche в 2007 году и закрыта Roche в 2013 году, когда ее технология стала неконкурентоспособной, хотя производство продолжалось до середины 2016 года. ^[1]

История [ править ]

Компания 454 Life Sciences была основана Джонатаном Ротбергом. ^[2] и первоначально была известна как 454 Corporation, дочерняя компания CuraGen. За свой метод недорогого секвенирования генов компания 454 Life Sciences была награждена Золотой медалью Wall Street Journal за инновации в категории биотехнологий и медицины в 2005 году. ^[3] Имя 454 было кодовым названием, под которым проект упоминался в CuraGen, и цифры не имеют особого значения. ^[4]

титульную статью В ноябре 2006 года Ротберг, Майкл Эгхольм и его коллеги из 454 опубликовали вместе со Сванте Паабо в журнале Nature , описывающую первый миллион пар оснований генома неандертальца, и инициировали проект «Геном неандертальца», чтобы завершить последовательность генома неандертальца к 2009 году. ^[5]

В конце марта 2007 года Roche Diagnostics приобрела 454 Life Sciences за 154,9 миллиона долларов США. ^[6] Он остался отдельной бизнес-единицей. ^[7]В октябре 2013 года компания Roche объявила, что закроет 454 и прекратит поддержку платформы к середине 2016 года. ^[8]

В мае 2007 года 454 опубликовали результаты проекта «Джим»: секвенирование генома Джеймса Уотсона , соавтора открывателя структуры ДНК. ^[9]^[10]

Технология [ править ]

В компании 454 Sequencing использовалась крупномасштабная система параллельного пиросеквенирования , способная секвенировать примерно 400-600 мегабаз ДНК за 10 часов работы на геномном секвенаторе FLX с реагентами серии GS FLX Titanium. ^[11]

Система основывалась на фиксации фрагментов ДНК, распыленных вода в масле» и лигированных с помощью адаптера, на небольших шариках для захвата ДНК в эмульсии « . ДНК, фиксированную на этих шариках, затем амплифицировали с помощью ПЦР . Каждую связанную с ДНК бусину помещали в лунку размером ~29 мкм на PicoTiterPlate , волоконно-оптическом чипе. смесь ферментов, таких как ДНК-полимераза , АТФ-сульфуралаза и люцифераза В лунку также была помещена . Затем PicoTiterPlate помещали в систему GS FLX для секвенирования.

GS20 В 2005 году компания 454 выпустила секвенатор , первый секвенатор ДНК нового поколения на рынке . В 2008 году компания 454 Sequencing выпустила реагенты серии GS FLX Titanium для использования в приборе Genome Sequencer FLX с возможностью секвенирования 400–600 миллионов пар оснований за один цикл с длиной считывания 400–500 пар оснований. В конце 2009 года компания 454 Life Sciences представила систему GS Junior, настольную версию системы геномного секвенатора FLX. ^[12]

ДНК эмПЦР и Подготовка библиотеки

Геномную ДНК фракционировали на более мелкие фрагменты (300-800 пар оснований) и полировали (затупляли с каждого конца). Затем к концам фрагментов лигировали короткие адаптеры. Эти адаптеры предоставили праймирующие последовательности как для амплификации, так и для секвенирования фрагментов библиотеки образцов. Один адаптер (адаптер B) содержал 5'- биотиновую метку для иммобилизации библиотеки ДНК на шариках, покрытых стрептавидином . После восстановления разрыва небиотинилированная цепь высвобождалась и использовалась в качестве библиотеки одноцепочечной матричной ДНК (оцДНК). Библиотеку оцДНК оценивали на предмет ее качества, а оптимальное количество (копий ДНК на шарик), необходимое для эмПЦР, определяли путем титрования. ^[13]

Библиотеку оцДНК иммобилизовали на шариках. Гранулы, содержащие фрагмент библиотеки, содержали одну молекулу оцДНК. Библиотеку, связанную с шариками, эмульгировали с реагентами для амплификации в смеси воды в масле. Каждый шарик улавливали в собственном микрореакторе, где происходила ПЦР-амплификация. В результате были получены иммобилизованные на шариках клонально амплифицированные фрагменты ДНК.

Секвенирование [ править ]

Бусины из библиотеки одноцепочечной матричной ДНК добавляли к инкубационной смеси для шариков ДНК (содержащей ДНК-полимеразу) и наслаивали ферментные шарики (содержащие сульфуралазу и люциферазу) на устройство PicoTiterPlate. Устройство центрифугировали для внесения гранул в лунки. Слой ферментных шариков обеспечивал сохранение положения шариков ДНК в лунках во время реакции секвенирования. Процесс осаждения шариков был разработан таким образом, чтобы максимизировать количество лунок, содержащих один шарик амплифицированной библиотеки.

Загруженное устройство PicoTiterPlate помещали в инструмент Genome Sequencer FLX. Подсистема жидкостной диагностики доставляла реагенты для секвенирования (содержащие буферы и нуклеотиды) по лункам планшета. Четыре нуклеотида ДНК добавляли последовательно в фиксированном порядке через устройство PicoTiterPlate во время сеанса секвенирования. Во время потока нуклеотидов миллионы копий ДНК, связанных с каждой из бусинок, секвенировались параллельно. Когда в лунку добавляли нуклеотид, комплементарный цепи матрицы, полимераза удлиняла существующую цепь ДНК путем добавления нуклеотида(ов). Добавление одного (или более) нуклеотидов приводило к появлению светового сигнала, который регистрировался ПЗС-камерой прибора. Этот метод был основан на секвенировании синтезом и назывался пиросеквенированием . ^[14] Сила сигнала была пропорциональна количеству нуклеотидов; например, участки гомополимера, включенные в поток одиночных нуклеотидов, генерировали более сильный сигнал, чем отдельные нуклеотиды. Однако сила сигнала для участков гомополимера была линейной только до восьми последовательных нуклеотидов, после чего сигнал быстро падал. ^[15] Данные хранились в файлах стандартного формата блок-схем (SFF) для последующего анализа.

См. также [ править ]

Секвенирование ДНК

Примечания [ править ]

^ Холлмер, Марк (17 октября 2013 г.). «Roche закроет 454 Life Sciences, поскольку это снижает фокус на секвенировании генов» . Жестокие биотехнологии .
^ Пак, Андреа (15 февраля 2022 г.). «Quantum-Si назначает основателя Ротберга, плодовитого предпринимателя в области медицинских технологий, временным генеральным директором» . Жестокие биотехнологии . Проверено 22 февраля 2022 г.
^ Тотти, Майкл (24 октября 2005 г.). «Лучшая идея» . Уолл Стрит Джорнал . Архивировано из оригинала 30 сентября 2015 года . Проверено 13 марта 2017 г.
^ Поллак, Эндрю (22 августа 2003 г.). «Компания заявляет, что нанесла на карту гены вируса за один день» . Нью-Йорк Таймс .
^ Грин, Ричард Э.; Краузе, Йоханнес; Птак, Сьюзен Э.; Бриггс, Адриан В.; Ронан, Майкл Т.; Саймонс, Ян Ф.; Ду, Лей; Эгхольм, Майкл; Ротберг, Джонатан М.; Паунович, Майя; Паабо, Сванте (ноябрь 2006 г.). «Анализ одного миллиона пар оснований ДНК неандертальца» . Природа . 444 (7117): 330–336. Бибкод : 2006Natur.444..330G . дои : 10.1038/nature05336 . ПМИД 17108958 .
^ «Рош» приобретает компанию 454 Life Sciences, чтобы укрепить свое присутствие в сфере сверхбыстрого секвенирования генов» . Архивировано из оригинала 29 августа 2012 года . Проверено 14 ноября 2012 г.
^ «Roche выкупает технологию секвенирования 454» . Жестокая биотехнология . 28 марта 2007 г.
^ «После решения Roche закрыть 454 клиенты планируют перейти на другие платформы» . 22 октября 2013 г.
^ Уилер, округ Колумбия; Шринивасан, М.; Эгхольм, М.; Шен, Ю.; Чен, Л.; Макгуайр, А.; Он, В.; Чен, Ю.Дж.; Махиджани, В.; Рот, GT; Гомес, X.; Тартаро, К.; Ниязи, Ф.; Тюркотт, CL; Ирзик, врач общей практики; Лупски-младший; Шино, К.; Песня, Х.-З.; Лю, Ю.; Юань, Ю.; Назарет, Л.; Цинь, X.; Музный, ДМ; Маргулис, М.; Вайншток, генеральный директор; Гиббс, РА; Ротберг, Дж. М. (2008). «Полный геном человека путем массового параллельного секвенирования ДНК» . Природа . 452 (7189): 872–876. Бибкод : 2008Natur.452..872W . дои : 10.1038/nature06884 . ПМИД 18421352 .
^ «Проект Джим: личный геном Ватсона становится достоянием общественности» . Архивировано из оригинала 21 ноября 2008 года . Проверено 16 июня 2007 г.
^ Карл, В; и др. (2009). «Секвенирование нового поколения: от фундаментальных исследований к диагностике» . Клиническая химия . 55 (4): 41–47. дои : 10.1373/clinchem.2008.112789 . ПМИД 19246620 .
^ «454 Life Sciences представляет новый настольный секвенатор, значительные улучшения в системе геномного секвенатора FLX, включая считывания 1000 п.н., на 2010 год» (пресс-релиз). 454 Науки о жизни. 19 ноября 2009 года. Архивировано из оригинала 15 ноября 2011 года . Проверено 19 ноября 2009 г.
^ Чжэн, З; и др. (2010). «Массовое параллельное пиросеквенирование без титрования с использованием следовых количеств исходного материала» . Нуклеиновые кислоты Рез . 38 (13): е137. дои : 10.1093/nar/gkq332 . ПМК 2910068 . ПМИД 20435675 .
^ Кинг, С; Скотт-Хортон, Т. (2008). «Пиросеквенирование: простой метод точного генотипирования» . J Vis Exp (11). дои : 10.3791/630 . ПМЦ 2582836 . ПМИД 19066560 .
^ Маргулис, Марсель; Майкл Эгхольм; Еще 54 соавтора (15 сентября 2005 г.). «Секвенирование генома в открытых микрофабрикатах пиколитровых реакторов высокой плотности» . Природа . 437 (7057). Издательская группа «Природа»: 376–380. Бибкод : 2005Natur.437..376M . дои : 10.1038/nature03959 . ПМЦ 1464427 . ПМИД 16056220 . {{cite journal}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )

[1] Холлмер, Марк (17 октября 2013 г.). «Roche закроет 454 Life Sciences, поскольку это снижает фокус на секвенировании генов» . Жестокие биотехнологии .

[2] Пак, Андреа (15 февраля 2022 г.). «Quantum-Si назначает основателя Ротберга, плодовитого предпринимателя в области медицинских технологий, временным генеральным директором» . Жестокие биотехнологии . Проверено 22 февраля 2022 г.

[3] Тотти, Майкл (24 октября 2005 г.). «Лучшая идея» . Уолл Стрит Джорнал . Архивировано из оригинала 30 сентября 2015 года . Проверено 13 марта 2017 г.

[4] Поллак, Эндрю (22 августа 2003 г.). «Компания заявляет, что нанесла на карту гены вируса за один день» . Нью-Йорк Таймс .

[nature_million-5] Грин, Ричард Э.; Краузе, Йоханнес; Птак, Сьюзен Э.; Бриггс, Адриан В.; Ронан, Майкл Т.; Саймонс, Ян Ф.; Ду, Лей; Эгхольм, Майкл; Ротберг, Джонатан М.; Паунович, Майя; Паабо, Сванте (ноябрь 2006 г.). «Анализ одного миллиона пар оснований ДНК неандертальца» . Природа . 444 (7117): 330–336. Бибкод : 2006Natur.444..330G . дои : 10.1038/nature05336 . ПМИД 17108958 .

[6] «Рош» приобретает компанию 454 Life Sciences, чтобы укрепить свое присутствие в сфере сверхбыстрого секвенирования генов» . Архивировано из оригинала 29 августа 2012 года . Проверено 14 ноября 2012 г.

[7] «Roche выкупает технологию секвенирования 454» . Жестокая биотехнология . 28 марта 2007 г.

[8] «После решения Roche закрыть 454 клиенты планируют перейти на другие платформы» . 22 октября 2013 г.

[9] Уилер, округ Колумбия; Шринивасан, М.; Эгхольм, М.; Шен, Ю.; Чен, Л.; Макгуайр, А.; Он, В.; Чен, Ю.Дж.; Махиджани, В.; Рот, GT; Гомес, X.; Тартаро, К.; Ниязи, Ф.; Тюркотт, CL; Ирзик, врач общей практики; Лупски-младший; Шино, К.; Песня, Х.-З.; Лю, Ю.; Юань, Ю.; Назарет, Л.; Цинь, X.; Музный, ДМ; Маргулис, М.; Вайншток, генеральный директор; Гиббс, РА; Ротберг, Дж. М. (2008). «Полный геном человека путем массового параллельного секвенирования ДНК» . Природа . 452 (7189): 872–876. Бибкод : 2008Natur.452..872W . дои : 10.1038/nature06884 . ПМИД 18421352 .

[10] «Проект Джим: личный геном Ватсона становится достоянием общественности» . Архивировано из оригинала 21 ноября 2008 года . Проверено 16 июня 2007 г.

[11] Карл, В; и др. (2009). «Секвенирование нового поколения: от фундаментальных исследований к диагностике» . Клиническая химия . 55 (4): 41–47. дои : 10.1373/clinchem.2008.112789 . ПМИД 19246620 .

[12] «454 Life Sciences представляет новый настольный секвенатор, значительные улучшения в системе геномного секвенатора FLX, включая считывания 1000 п.н., на 2010 год» (пресс-релиз). 454 Науки о жизни. 19 ноября 2009 года. Архивировано из оригинала 15 ноября 2011 года . Проверено 19 ноября 2009 г.

[13] Чжэн, З; и др. (2010). «Массовое параллельное пиросеквенирование без титрования с использованием следовых количеств исходного материала» . Нуклеиновые кислоты Рез . 38 (13): е137. дои : 10.1093/nar/gkq332 . ПМК 2910068 . ПМИД 20435675 .

[14] Кинг, С; Скотт-Хортон, Т. (2008). «Пиросеквенирование: простой метод точного генотипирования» . J Vis Exp (11). дои : 10.3791/630 . ПМЦ 2582836 . ПМИД 19066560 .

[454Nature2005-15] Маргулис, Марсель; Майкл Эгхольм; Еще 54 соавтора (15 сентября 2005 г.). «Секвенирование генома в открытых микрофабрикатах пиколитровых реакторов высокой плотности» . Природа . 437 (7057). Издательская группа «Природа»: 376–380. Бибкод : 2005Natur.437..376M . дои : 10.1038/nature03959 . ПМЦ 1464427 . ПМИД 16056220 . {{cite journal}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]