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La secuenciación de una sola molécula obtiene una solución crucial
Una solución computacional para las tecnologías de secuenciación de ADN de una sola molécula podría llevar la última generación de lectores de genes a un uso más generalizado.
Las nuevas tecnologías de secuenciación de ADN, como las que ofrecen Oxford Nanopore y Pacific Biosciences, pueden leer directamente una sola molécula de ADN y pueden proporcionar una visión más clara de la organización de un genoma y su contenido genético. Pero la tecnología adolece de una alta tasa de error. Es decir, con demasiada frecuencia ve el nucleótido incorrecto (una A, T, G o C) en una hebra de ADN.
En un nuevo Biotecnología de la naturaleza papel, los investigadores muestran cómo mejorar enormemente la secuenciación de una sola molécula, utilizando el método para mejorar los resultados de Biociencias del Pacífico 'Tecnología. La técnica podría ser ampliamente aplicable a otras secuencias de una sola molécula, como el enfoque de Oxford Nanopore.
La mayoría de los secuenciadores de ADN, incluidos los que impulsan el auge de la investigación del genoma médico, leen información genética de un conjunto complicado de muchas piezas de ADN. Requieren que un genoma se copie muchas veces y se corte en pequeñas hebras de ADN, que luego el secuenciador leerá y volverá a ensamblar, generalmente con la ayuda de una secuencia genómica existente para comparar.
Pero la nueva generación de lectores puede examinar hebras más largas de ADN, proporcionando más información sobre los patrones de herencia genética y la estructura general del genoma. Las piezas más largas de ADN también facilitan a los investigadores el ensamblaje de un genoma cuando no existe un estándar al que hacer referencia. Si bien es más costoso para genomas grandes y complejos, puede ser una mejor manera de derivar genomas de referencia de varias especies menos estudiadas, incluidos algunos cultivos importantes. Y aunque todavía no está ahí, tal secuenciación de una sola molécula puede eventualmente ser mejor, también, para secuenciar genomas únicos como los de los cánceres, que tienen muchas mutaciones.
El análisis de una sola molécula en general ha existido durante años, pero su tasa de error fue tan alta (aproximadamente el 15 por ciento) que no se consideró un método de secuenciación confiable. En el nuevo artículo, los investigadores del Laboratorio Cold Spring Harbor en Nueva York descubrieron cómo reducir drásticamente esa tasa de error. El autor del artículo, Tesoro de michael , profesor asistente en Cold Spring Harbor, esencialmente utilizó tecnología más convencional fabricada por la empresa con sede en San Diego Iluminar para ayudar a corregir los errores en el método de una sola molécula. El resultado es sustancialmente mejor que usar solo la tecnología de Pacific Biosciences, dice. Los datos son básicamente perfectos.
Es probable que sus ajustes matemáticos, publicados como software de código abierto para otros científicos, tengan un impacto importante en la viabilidad comercial de Pacific Biosciences, dice Schatz, y agrega que no tiene ningún interés financiero en la empresa. PacBio ha estado luchando recientemente. Había incertidumbre sobre si la tecnología iba a funcionar, dice. Ahora que tenemos una solución computarizada que está casi totalmente automatizada, creo que permitirá una adopción más generalizada de la tecnología.
Sin embargo, este análisis de una sola molécula no reemplazará a la tecnología más convencional en el corto plazo, ya que no es tan rentable para genomas grandes y complejos, como el de las personas, según David Jaffe y Chad Nusbaum, expertos en genómica del Broad Institute en Cambridge, Massachusetts. Pero puede resultar útil para resolver problemas específicos. Claramente, está obteniendo algún beneficio aquí. Tiene que equilibrarse con el costo, dice Nusbaum.
Sin embargo, si la tecnología PacBio puede eventualmente usarse para secuenciar genomas de plantas como el maíz, eso sería un gran logro, dice Nusbaum. Durante años, la gente ha dicho que el genoma del maíz es imposible. Si esto puede brindarle secuencias de genes mejor expresadas, entonces eso es muy importante para la agroindustria, dice, tanto para el desarrollo de alimentos como de biocombustibles.