Empresa de secuenciación de nanoporos con sede en el Reino Unido
Oxford Nanopore Technologies plc es una empresa con sede en el Reino Unido que desarrolla y vende productos de secuenciación de nanoporos (incluido el secuenciador de ADN portátil, MinION) para el análisis electrónico directo de moléculas individuales . [2] [3] [4]
Vista superior de un secuenciador MinION cerrado de Oxford Nanopore Technologies que muestra que es lo suficientemente pequeño como para sostenerlo con una mano.
Los principales productos de Oxford Nanopore son:
MinION: [3] [8] [9] este dispositivo USB portátil de secuenciación de nanoporos de proteínas del tamaño de una armónica ha estado disponible comercialmente desde mayo de 2015 [10] después de haber sido lanzado inicialmente a través de un programa de acceso temprano, el MinION Access Program (MAP). [11] Un editorial describe el rápido ritmo de desarrollo durante el MAP: “Hemos tenido tres cambios de 'poros', seis cambios químicos y una actualización de software aparentemente cada pocas semanas”. Las publicaciones de este programa describen su uso en la identificación rápida de patógenos virales, [12] monitoreo del ébola, [13] monitoreo ambiental, [14] monitoreo de la seguridad alimentaria, [15] monitoreo de la resistencia a los antibióticos, [16] análisis de variantes estructurales en el cáncer. , [17] haplotipado, [18] análisis de ADN fetal, [19] [20] y otras aplicaciones. [21] Las publicaciones indican una velocidad de lectura de 90 nucleótidos por segundo por nanoporo [22] con una tasa de error del 30% durante la fase inicial de su lanzamiento alrededor de 2014. [23] Con el último lanzamiento de R9 en 2016, las tasas de error sin procesar han sido reducido a entre 2-13% para varios tipos de secuenciación de ADN ("1D" frente a "2D", que se describe a continuación). [24] [25] [26] [27] En octubre de 2016, se lanzó R9.4 funcionando a 450 bases por segundo por nanoporo para 10 Gb de datos por celda de flujo MinION. [28] Más recientemente, se ha desarrollado el poro R10 y con una apertura diferente, tiene diferentes características de lectura; los primeros datos de ONT muestran que los poros R10 pueden superar secuencias de homopolímero. [29]
GridION X5: este dispositivo de escritorio está disponible comercialmente desde marzo de 2017. [30] El dispositivo procesa hasta cinco celdas de flujo MinION y permite la generación de hasta 100 Gb de datos por ejecución. [31]
PromethION: este dispositivo de escritorio de alto rendimiento estará disponible a través de un programa de acceso [32] que se abrió para registro en julio de 2015. El dispositivo contiene canales para 144.000 nanoporos (en comparación con los 512 de MinION). [33]
VolTRAX: este dispositivo, actualmente en desarrollo, está diseñado para la preparación automatizada de muestras, de modo que los usuarios no necesitan un laboratorio o habilidades de laboratorio para ejecutar el dispositivo. [34] La inscripción para el programa de acceso temprano se abrió en octubre de 2016. [35]
Metrichor: esta empresa derivada de Oxford Nanopore se creó para proporcionar soluciones integrales para análisis biológicos, utilizando tecnologías de detección de nanoporos. [36] [37]
SmidgION: un secuenciador para teléfonos móviles anunciado en mayo de 2016, actualmente en desarrollo. [38]
En octubre de 2016, se han enviado más de 3000 MinION. [40] PromethION ha comenzado a distribuirse en acceso temprano. [28] En un artículo publicado en noviembre de 2014, uno de los participantes de MAP escribió: "El MinION es un paso emocionante en una nueva dirección para la secuenciación de una sola molécula, aunque requerirá reducciones dramáticas en las tasas de error antes de que esté a la altura de sus objetivos". promesa.". [3] En agosto de 2016, el bioinformático Jared Simpson señaló que se generó un consenso de precisión del 99,96% utilizando la herramienta nanopolish después de que la precisión bruta se mejoró con el nuevo nanoporo R9. [41]
En julio de 2015, un grupo publicó sobre la secuenciación de nanoporos de un genoma de la influenza y señaló que “Se obtuvo un genoma completo del virus de la influenza que compartía más del 99% de identidad con los datos de secuencia obtenidos de Illumina Miseq y la secuenciación tradicional de Sanger. La infraestructura de laboratorio y los recursos informáticos utilizados para realizar este experimento en el secuenciador de nanoporos MinION estarían disponibles en la mayoría de los laboratorios moleculares del mundo. Al utilizar este sistema, el concepto de portabilidad y, por tanto, la secuenciación de los virus de la influenza en la clínica o en el campo ahora es sostenible". En un artículo y un editorial adjunto [42] publicado en octubre de 2015, [43] un grupo de usuarios de MinION escribió: "En Al momento de escribir este artículo, han surgido alrededor de una docena de informes que relatan la utilidad del MinION para la secuenciación de novo de genomas virales, bacterianos y eucariotas”.
En marzo de 2016, la empresa anunció una actualización química a 'R9', utilizando el nanoporo de proteína CsgG en colaboración con el laboratorio de Han Remaut (VIB/ Vrije Universiteit Brussel ). [44] La Compañía declaró en un webcast que R9 está diseñado para mejorar las tasas de error y el rendimiento. [45] A finales de mayo de 2016, se lanzó el nanoporo R9 y los usuarios informaron altos niveles de rendimiento con las celdas de flujo mejoradas. [24] Los primeros informes en las redes sociales informan altos niveles de precisión '1D' (secuenciación de una hebra del ADN dúplex), [25] precisión '2D' (secuenciación tanto de la cadena plantilla como del complemento) [26] y precisión ensamblada. [27]
Internet de los seres vivos
Oxford Nanopore ha trabajado para establecer el concepto de "Internet de los seres vivos", concebido originalmente como un "Internet del ADN" por David Haussler , un bioinformático de la UC Santa Cruz . [ cita necesaria ] En un artículo en Wired en 2015, Clive Brown, CTO de Oxford Nanopore, señaló que "los futuros dispositivos de detección de nanoporos vinculados a análisis basados en la nube podrían ejecutarse en cualquier lugar y sobre cualquier cosa". [36]
El concepto de Internet de los seres vivos fue mencionado en un artículo de 2015 de Yaniv Erlich [46] que describe un futuro de genómica ubicua. Erlich señaló que "múltiples aparatos podrían beneficiarse de la integración con sensores de secuenciación, incluido el aire acondicionado o el suministro principal de agua para monitorear patógenos dañinos. Sin embargo, de todas las opciones posibles, los inodoros pueden ofrecer el mejor punto de integración". [47] Para la salud- aplicaciones relacionadas, señaló que "la secuenciación rápida en los puntos de control de los aeropuertos podría ser útil para controlar los brotes de patógenos y ofrecer asistencia médica a los pasajeros afectados". De manera similar, un secuenciador portátil permitirá a los médicos brindar diagnósticos más precisos en el campo durante crisis humanitarias o en la clínica sin la necesidad de perder tiempo enviando muestras a un laboratorio”. [48]
Misión de la Estación Espacial Internacional
La astronauta estadounidense Kate Rubins con un secuenciador MinION en la ISS en agosto de 2016.
En julio de 2016, se incluyó un secuenciador de nanoporos MinION en la novena misión de servicios de reabastecimiento de carga comercial de NASA/ SpaceX a la Estación Espacial Internacional . [49] El objetivo de la misión es proporcionar una prueba de concepto para la funcionalidad del MinION en un entorno de microgravedad y luego explorar otros usos a bordo. Se ha sugerido que la capacidad de ejecutar la secuenciación de ADN en el espacio permitirá monitorear los cambios en los microbios en el medio ambiente o en los humanos en respuesta a los vuelos espaciales, y posiblemente ayude en la detección de vida basada en el ADN en otras partes del universo. [50]
Durante la misión, los miembros de la tripulación de la ISS secuenciaron con éxito ADN de bacterias, bacteriófagos y roedores a partir de muestras preparadas en la Tierra. [51] Los investigadores en la Tierra realizaron controles terrestres sincrónicos para evaluar qué tan bien funciona el MinION en condiciones difíciles. Además, mantener el dispositivo MinION como instalación de investigación en la estación espacial tiene el potencial de respaldar una serie de investigaciones científicas adicionales, cualquiera de las cuales podría tener aplicaciones basadas en la Tierra. [52]
Referencias
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