Ion Torrent Personal Genome Machine (PGM)
Компания Ion Torrent, недавно ставшая частью корпорации Life Technologies, разработала совершенно новую технологию секвенирования ДНК – PostLight, основанную на использовании полупроводниковых микрочипов и природной биохимии. Данная технология делает высокопроизводительное секвенирование простым и доступным даже для небольших исследовательских и клинических лабораторий, поскольку не требует для работы дорогостоящих ферментных каскадов, флуоресценции, хемилюминесценции, оптики, лазеров или света. Одно из достоинств технологии PostLight это то, что данные выдаются в очень компактном виде, а анализ полученных последовательностей ДНК является простым и логичным и не требует специальной подготовки в области биоинформатики.
Такой подход, реализованный в приборе Personal Genome Machine, существенно снижает стоимость прибора и самого процесса секвенирования, а также является легко масштабируемым и чрезвычайно перспективным.
Принцип работы:
Процесс секвенирования ДНК в общих чертах состоит из нескольких этапов:
- Выделение ДНК или РНК с последующей конверсией РНК в ДНК-копию;
- Приготовление ДНК-библиотек (фрагментация крупных молекул ДНК);
- Собственно расшифровка последовательности ДНК (секвенирование).
Прибор PGM предназначен для одновременного секвенирования большого количества (от 100 000 до 1 млн.) отдельных фрагментов ДНК. Эти фрагменты независимым друг от друга образом амплифицированы (размножены) на поверхности микросфер (одна микросфера на один исходный фрагмент ДНК) посредством эмульсионной ПЦР. Микросферы в виде взвеси наносятся на поверхность полупроводникового микрочипа, на которой имеется достаточное количество лунок, размер которых позволяет вместить одну микросферу с ДНК.
Загруженный микросферами полупроводниковый микрочип помещается в прибор PGM, который в автоматическом режиме осуществляет подачу нужных реактивов (природные дезоксинуклеотидтрифосфаты и ДНК-полимераза) и регистрирует сигналы, поступающие из каждой лунки микрочипа. Метод секвенирования: последовательное удлинение олигонуклеотидной затравки ДНК-полимеразой с одновременной регистрацией локального изменения рН в результате встраивания нуклеотидов.
Приложения:
- Анализ вирусных и бактериальных геномов;
- Секвенирование митохондриальной ДНК;
- Секвенирование РНК, микроРНК и иммунопреципитированного хроматина;
- Анализ транскриптомов;
- Секвенирование экзонов;
- Выявление соматических мутаций;
- Секвенирование парных концов;
- Изучение метилирования ДНК;
- Исследование однонуклеотидных полимофизмов (SNPs);
- Исследование структурных вариаций (инсерций, делеций и др.)
Дополнительное оборудование:
- Cистема для автоматической подготовки микросфер с ДНК (прибор для проведения эмульсионной ПЦР и прибор для подготовки микросфер к нанесению на чип);
- Настольный прибор для механической фрагментации молекул ДНК и дезагрегации микрочастиц посредством ультразвука;
- Флуориметр.
Полупроводниковые чипы:
- 314 микрочип (1.2 млн. сенсоров) - 10 млн. пар нуклеотидов качественно прочитанной ДНК;
- 316 микрочип (6.3 млн. сенсоров) - 100 млн. пар нуклеотидов качественно прочитанной ДНК;
- 318 микрочип (12 млн. сенсоров) - 1 млрд. пар нуклеотидов качественно прочитанной ДНК
Основные технические характеристики:
- Однородное покрытие секвенируемой последовательности вне зависимости от GC-состава ДНК;
- Длина индивидуального прочтения: на данный момент 200 пар нуклеотидов, потенциально – 400 пар нуклеотидов (начало 2012 года);
- Точность прочтения каждого фрагмента – более 99.5%;
- Точность консенсуса – 99.99%;
- Длительность одного запуска прибора при прочтении фрагментов длиной 200 пар нуклеотидных остатков - менее 2 часов;
- Большой спектр реагентов и расходных материалов;
- Для работы прибора необходимы также баллоны с аргоном и ультрачистая вода (MilliQ).
Требования к компьютеру:
Высокопроизводительная компьютерная станция компании Dell Precision T7500 Tower, операционная система Ubuntu Linux, программный пакет Torrent Suite, два 6-ядерных процессора, NVIDIA GPU, 48 GB RAM, накопитель на 8 жестких дисках по 2 TB в составе массива RAID5.
Рабочие условия:
- Температура от 15 -25°С;
- Влажность 40%-60% (без конденсации).
Размеры:
- Ширина 61 см;
- Глубина 51 см;
- Высота 53 см;
- Вес ~30 кг.
Сервиc: Установка, обучение и один год гарантийного обслуживания.
