بهبود عملکرد دستگاه توالی‌یاب نسل سوم مینی‌یون

فناوری توسعه‌یافته در شرکت آکسفورد نانوپور بر مبنای نانوحفره‌ها به عنوان نسل سوم دستگاه‌های توالی‌یابی، دسترسی به فرایند توالی‌یابی را در هر مکان و زمان با کمترین هزینه ممکن فراهم کرده است.

کد خبر: ۶۱۸۴۵۶

شنبه - ۱۷ تير ۱۳۹۶ / July 08, 2017

اخبار دانشگاهی را از «کانال اخبار دانشگاهی SNN.ir» دنبال کنید

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو؛  محققان شرکت آکسفورد نانوپور (Oxford Nanopore) به تازگی موفق شده‌اند فاز دوم توسعه دستگاه انقلابی توالی‌یاب MinION را به پایان برسانند که نویدبخش افزایش بازدهی و عملکرد آن را به شکل ویژه‌ای است.

چند سال قبل شرکت آکسفورد نانوپور طی نشستی در فلوریدا دستگاه توالی‌یاب نسل سوم موسوم به MinION را معرفی کرد. نانوپور به معنای منافذ نانو است. در این روش جریان الکتریکی در منافذ موجود در کانال‌های جریانی دستگاه به گردش در آمده و با حرکت مولکول‌های دی‌ان‌ای از نانوپورها، جریان یونی در آنها تغییر می‌کند. این تغییرات در نهایت ثبت می‌شوند و با کمک آنها می‌توان توالی دی‌ان‌ای را به دست آورد.

در حال حاضر مینی‌یون تنها ابزار قابل حمل است که می‌تواند توالی یابی دی‌ان‌ای و آران‌ای را به صورت بلادرنگ و در عرض چند دقیقه انجام دهد. هر کانال جریانی قابل مصرف این دستگاه می تواند ۱۰-۵ گیگاباز از داده‌های توالی دی‌ان‌ای را تولید کند. ویژگی بسیار مهم این است که بررسی‌ها و تحلیل می‌توانند در طی آزمایش انجام شوند و جریان کار و بررسی پیوسته باشد.

مینی‌یون کمتر از ۱۰۰ گرم وزن دارد و با استفاده از یک کابل USB ۳.۰ می‌تواند به لپ‌تاپ یا کامپیوتر شخصی وصل شود. هیچ پایه محاسباتی نیاز نیست. به علاوه محدودیتی برای محیط آزمایشگاهی وجود ندارد و در هر مکانی می‌توان از آن استفاده کرد. این دستگاه به صورت تجاری به سادگی با پرداخت یک بسته راه‌انداز با قیمتی حدود ۱۰۰۰ دلار در دسترس است. بسته راه‌انداز مینی‌یون شامل خود دستگاه، کانال‌های جریانی، کیت‌ها و اشتراک عضویت در انجمن نانوپور است.

به تازگی با توسعه همزمان بنیان و شیمی این روش، پژوهشگران توانسته‌اند مینی‌یون را توسعه داده و با توالی‌یابی ژنوم باکتری E.coli K-۱۲ که در نسخه قبلی نیز استفاده شده بود (جهت حذف تنوع و تکرارپذیر بودن آزمایش ها) عملکرد دستگاه را با استفاده از نسخه توسعه‌یافته شیمی به اصطلاح R۹.۰ نسبت به نمونه قدیمی تر آن به نام شیمی R۷.۳ مقایسه کنند. این ارتقای قابل توجه شامل اضافه کردن پروتئین غشایی به نام CsgG برای حفره‌ها و یک شبکه عصبی بازگشتی (RNN) برای فراخوانی بازهاست.

نتایج بدست آمده حاکی از این بود که ویژگی‌های زمان اجرای کانال‌ جریانی و دستور‌های اجرایی برای نسخه R۹.۰ مشابه موارد مشاهده شده برای شیمی R۷.۳ است، اما تعداد بازهای پردازش شده به وسیله نانوحفرات در ثانیه ۸ برابر شده و از ۳۰ جفت‌باز در R۷.۳ به ۲۵۰ جفت‌باز در R۹.۰ رسید. علاوه بر این افت بازده در طی زمان نیز کمتر شد. نرخ کلی خطا (در مراحل مختلف از جمله الحاق و حذف) در حالت خوانش دو بعدی از ۱/۹ % در شیمی R۷.۳ به ۵/۷ % در شیمی R۹.۰ کاهش یافت.

شرکت آکسفورد نانوپور اخیراً شیمی جدیدتر R۹.۴ را نیز در دسترس اعضا قرار داده است که احتمالاً کاربردهای زیستی جدیدی برای این فناوری نسل سوم به ارمغان خواهد آورد، اما تأکید می‌کند که تمام بنیان‌های R۹ از روش‌های مشابه استفاده می‌کنند.

در حال حاضر MinION برای تعدادی از روش‌های بررسی زیستی شامل توالی‌یابی جدید، توالی‌یابی هدفمند، متاژنومیک، اپی‌ژنتیک و ... به کار می‌رود.