Проект «Геном за 1000 $» реализован. По крайней мере, об этом сообщает американская компания Illumina. На конференции инвесторов в сфере здравоохранения генеральный директор компании Джэй Флэтли (Jay Flatley) заявил, что в этом году компания начнет производство нового секвенатора HiSeq X Ten, способного обеспечить полное прочтение генома человека менее чем за 1000 долларов США. Заявление компании оценивается в публикации журнала Nature.
Заявления о секвенировании генома за 1000 $ делались и ранее. Выполнены ли они?
Такие компании, как Life Technologies (Карлсбад, Калифорния, США), производитель платформ для секвенирования Ion Torrent, и располагающаяся в Оксфорде (Великобритания) компания Nanopore, ранее уже заявляли о готовности продавать технологии, способные секвенировать геном за 1000 долларов США или менее. Ни одна технология пока с этим не справилась: снизить стоимость до 1000 долларов оказалось нелегкой задачей.
Почему 1000 $ за геном?
Первое секвенирование генома человека стоило около 3 млрд долларов, однако с тех пор стоимость процедуры значительно снизилась, и в последние годы технологию секвенирования генома начали использовать в терапевтических и диагностических целях. Однако исследователи полагают, что им придется секвенировать геномы сотен тысяч или даже миллионов человек для полного понимания влияния генов на развитие заболеваний для оптимизации разработок лекарственных препаратов и методов лечения. По их словам, снижение стоимости секвенирования до 1000 долларов будет способствовать расширению использования методики, что в будущем может привести к прорыву в области персонализированной медицины.
Как будет работать HiSeq X Ten?
Платформа HiSeq X способна производить до 1,8 терабаз данных (что соответствует по объему 16 геномам человека) в течение трех дней «прочтения». Таким образом, по словам представителей Illumina, система HiSeq X Ten способна секвенировать до 18 тыс. геномов в год (в 10 раз больше). Каждый геном будет секвенирован 30-кратно в соответствии с «золотым стандартом», то есть, каждое основание будет прочитано машиной в среднем тридцать раз. Речь идет именно о полном секвенировании генома, а не прочтении белок-кодирующих областей, или экзома.
Насколько сложна задача?
Некоторые специалисты в области геномики считают создание системы важной вехой.
«Это главное достижение человечества наравне с разработкой телескопа или микроскопа, - говорит специалист в области вычислительной биологии Майкл Шатц из Лаборатории Колд Спринг Харбор в Нью-Йорке, - Если и были какие-то сомнения относительно доступности геномики для каждого в повседневной жизни, то при заявленных стоимости и эффективности их не остается».
То есть, геном для каждого?
Нет. Система HiSeq X Ten доступна только в виде комбинации минимум десяти модулей общей стоимостью не менее 10 млн долларов. Немногие клиенты имеют объемы работы, необходимые для окупаемости технологии.
«Это хорошее средство, если вы можете принять правила, - говорит Чад Насбаум, содиректор программы секвенирования Института Брода при Массачусетском Технологическом Институте и Гарвардском Университете, один из «тяжеловесов» в мире секвенирования и один из трех клиентов, уже заказавших HiSeq X Ten, - Ситуация подобна столу с высокими ставками в покере: когда идет игра 200-долларовыми фишками, в ней не участвуют те, кто не может их себе позволить».
Так почему же мы верим, что Illumina создаст такую систему?
HiSeq X Ten, вероятно, не сможет немедленно снизить стоимость секвенирования генома до 1000 долларов, но приблизится к этой цифре. Прогнозируемая стоимость секвенирования включает стоимость реактивов, необходимых для запуска машины (797 долларов за геном), девальвированную стоимость самой машины (137 долларов за геном) и зарплату сотрудников, запускающих машину и подготавливающих образцы для секвенирования (55-65 долларов за геном). Однако здесь не учтены затраты, которые будут нести центры, например, за электричество, потребляемое прибором.
Как это работает?
HiSeq X обладает четырьмя основными преимуществами над существующей системой HiSeq 2500. Основным рабочим модулем HiSeq 2500 является измерительная ячейка, вмещающая от сотен миллионов до миллиардов отдельных образцов ДНК, наработанных с образца, предназначенного для секвенирования. Эти образцы ДНК помечены с помощью флуоресцентных красок и фотографируются камерой; получающиеся в результате изображения анализируются для идентификации каждого основания.
Но в то время как в ячейках HiSeq 2500 образцы ДНК расположены группами в случайном порядке, в HiSeq X существуют упорядоченные нанолунки, вмещающие образцы. Это позволяет более плотно упаковывать ДНК в ячейке, позволяя машине считывать больше данных за одно прочтение. Кроме того, Illumina нашла способ усовершенствования группировки идентичных образцов ДНК в нанолунки, что позволило еще больше увеличить скорость работы. Наконец, компания добавила более быструю камеру и новые полимеразы, быстрее осуществляющие реакцию секвенирования.
Каково будет влияние на рынок секвенирования?
Похоже, HiSeq X Ten недвусмысленно намерена подорвать китайский концерн по секвенированию BGI-Shenzhen, бывший Пекинский Институт Геномики, который пытается заявить о себе как о поставщике услуги секвенирования и который купил в 2013 г. компанию Complete Genomics с намерением выполнять секвенирование для сторонних организаций. По оценке Насбаума, секвенирование геномов компанией BGI будет стоить для потребителей несколько тысяч долларов.
Кроме того, недавно Флэтли анонсировал новый настольный секвенатор NextSeq 500. Его стоимость составляет 250 тыс. долларов США и сравнима с настольным секвенатором Ion Proton компании Ion Torrent, а дизайн конкурирует с аналогом. Однако пока Illumina не обладает ответом на технологию, обещанную компанией Nanopore, которая, если будет соответствовать заявленному, окажется быстрой и дешевой не только для секвенирования генома человека, но и, например, для секвенирования микроорганизмов в области метагеномики. Таким образом, несмотря на то, что новые приборы могут укрепить занимаемые компанией Illumina средние и высокие позиции на рынке секвенирования, исследователи все еще жаждут получить машину, способную быстро и дешево секвенировать все и для всех.
HiSeq X Ten состоит из десяти устройств HiSeq X и стоит не менее 10 млн долларов США.
Источник: Коммерческая биотехнология
