Genetický trikordér: Aplikace iGenomics je první kapesní laboratoří na čtení DNA  
Nanopórové čtení sekvencí zázračně zvětšuje možnosti vědy i medicíny. S aplikací iGenomics a nanopórovou čtečkou MinION si přečte DNA úplně každý, kdykoliv a kdekoliv. Připravte se na věk rozšířené biologické reality, se spoustou výhod, vylepšení a samozřejmě také nových rizik.

MinION: Malý zázrak nanopórového čtení DNA. Kredit: Oxford Nanopore.
MinION: Malý zázrak nanopórového čtení DNA. Kredit: Oxford Nanopore.

Když americký umělec a designér Wah Ming Chang kdysi dávno navrhoval rekvizity k původní řadě seriálu Star Trek, tak ho zřejmě nenapadlo, jak extrémně ovlivní vývoj technologií na desítky let dopředu. Jeho komunikátor se již před lety stal předobrazem mobilních telefonů. A ve vědeckém zpravodajství se občas objevují trikordéry, když někdo vymyslí kapesní přístroj, který dovede neočekávané věci.

Aspyn Palatnick s prvním mobilním analyzátorem DNA na světě. Kredit: CSHL.
Aspyn Palatnick s prvním mobilním analyzátorem DNA na světě. Kredit: CSHL.

 

Aspyn Palatnick z laboratoří Cold Spring Harbor Laboratory (CSHL) a jeho kolegové vyvinuli úžasné, před pár lety ještě téměř nepředstavitelné zařízení, kterému by ve Star Treku mohli říkat třeba „genkordér“. Je to první mobilní analyzátor sekvencí genomu na světě v podobě aplikace iGenomics. Když se prostřednictvím této aplikace propojí iPhone a kapesní čtečka DNA, tak vznikne mobilní genomová laboratoř, jaká by se neztratila ani ve Star Treku.

 

Genetický trikordér“ běží kompletně na iOSu. Jeho uživatelé nebudou v terénu tak závislí na konvenčních počítačích ani objemném vybavení. To je velmi praktické pro čtení sekvencí přímo v terénu a také v komplikované době pandemie. Zařízení pro čtení sekvencí, které se pohodlně vejde do kapsy, vyrobili Oxford Nanopore a dle očekávání čte sekvence pomocí bleskurychlé technologie nanopórů.

 

Oxford Nanopore Technologies, logo.
Oxford Nanopore Technologies, logo.

Jak autoři genetického trikordéru správě připomínají, zatím tu ještě nebyla kapesní technologie čtení a analýzy sekvencí DNA. Všechno se to dělalo na velkých a drahých počítačích. Podle vedoucího výzkumu Michaela Schatze během pandemie létají vědci po světě s kufry plnými nanopórových čteček, laptopů i serverů, aby mohli na místě sbírat a analyzovat data. S aplikací iGenomics to bude všechno jednodušší, přenosnější a levnější. Zařízení s IOsem si také mohou posílat data aplikací AirDrop, dokonce i bez internetového připojení.

 

Aplikace iGenomics si nepokrytě dělá zálusk na čtení sekvencí DNA ve vesmíru. Tam čeká na biology překvapivě hodně práce. Tvůrci aplikace sní také o tom, že usnadní práci terénním i občanským vědcům, kteří by rádi četli sekvence, ale nemají na to velkoryse vybavenou laborku ani tučné granty. Aplikace iGenomics dokáže například rychle zmapovat sekvence virových patogenů, nejen covidu, ale i nespočtu dalších. To by mohlo být zásadním přínosem pro včasnou diagnózu, léčbu, prevenci i výzkum těchto onemocnění.

 

Video: Aspyn Palatnick on Genomics on an iPhone

Literatura

Cold Spring Harbor Laboratory 7. 12. 2020.

Gigascience 9: giaa138.

Datum: 07.12.2020
Tisk článku

Související články:

Laciné a bleskově rychlé čtení DNA na dohled     Autor: Stanislav Mihulka (05.07.2010)
Tým Genes in Space-3 úspěšně identifikoval bakterie ve vesmíru     Autor: Stanislav Mihulka (05.01.2018)
Zázraky na počkání: Kapesní čtečka DNA přečetla celý lidský genom     Autor: Stanislav Mihulka (30.01.2018)



Diskuze:

wtf?

Karel Malý 2,2020-12-12 11:18:59

Článek jsem četl 3x, ale stejně jsem nepochopil o čem to bylo. Asi o smyšlených trikordérech ze Star Treku. Přesně stejně velké nanopórové čtečky DNA se totiž používají už několik let. Tato čtečka je inovativní nevím čím, asi tím, že je kompatibilní s operačním systémem, který používají telefony.
Jak čtečka funguje? Jednoduše. Musíte nejprve získat DNA preparát, tj. z buněk dostat DNA, případně ji ještě namnožit (jsou na to nějaké chemické postupy). A pak tepeve kapátkem umístíte roztok ve kterém jsou statisíce nebo miliony různých kousků a fragmentů DNA na čip čtečky (ano, nesekvenuje se celé vlákno každého chromozomu, ale jeho fragmenty v mnoha různě dlouhých kopiích). Jestli toto jde udělat bez laboratorního vybavení na koleně v terénu to nevím. Čtečka se připojí ke zdroji elektřiny a datovému připojení, pres USB a pak se nechá pracovat. Čip čtečky obsahuje velké množství nanopórů a pomocí elektrostatických sil jimi protahuje vlákna DNA, přičemž kontinuálně měří elektrický odpor. Různé kombinace bází mají jiný, známý odpor, takže velmi snadno získáte digitální zápis, jak jdou báze po sobě a výstupem jsou statisíce nebo milony textových záznamů se zápisem sekvencí bází z jednotlivých kousků vláken DNA. Za několik desítek minut neho hodin máte přečteno. A teď co s tím? Teď potřebujete právě ten počítač, který začne ta kvanta souborů porovnávat a hledat, které kousky na sebe kde navazují a patří k sobě, až postupně poslepuje a zrestauruje podobu celého vlákna DNA. Je to jako slepovat rozstříhanou knížku, která ani není kompletní, ale zas máte k dispozici větší množství jinak rozstříhaných a jinak nekompletních knížek stejného titulu. A tento proces trvá na běžném současném PC, s DNA o velikosti lidské DNA, v řádu dní a desítek dní. Na superpočítačích v řádu hodin. Jak si s tím poradí mobil netuším. Dnešní mobily mají již velký výkon. Když to bude číst malou DNA bakterie nebo viru, tak by to mohl zvládnout dříve, než mu dojde baterka.

Odpovědět


Re: wtf?

D. Hruška,2020-12-13 10:56:45

Díky za zajímavé laické vysvětlení, jak čtení DNA funguje. Vždy mi to vrtalo hlavou. Je to tedy úžasné, ačkoliv už dnes celkem běžné.

Odpovědět

Je to nova technologia?

Radoslav Porizek,2020-12-08 16:31:37

"Jak autoři genetického trikordéru správě připomínají, zatím tu ještě nebyla kapesní technologie čtení a analýzy sekvencí DNA. Všechno se to dělalo na velkých a drahých počítačích."

Tu pozeram na clanok podla obrazku rovnakeho DNA seqkvencera z roku 2016:
http://www.gate2biotech.cz/minion-mobilni-ctecka-dna-do-kapsy/

Da sa kupit za $1000, co uz je celkom prijemna cena, tuto: https://nanoporetech.com/products/minion-comparison
Zaujimalo by este ako presne a rychlo to vie tu DNA precitat.

Odpovědět

Na houby

Libor Tomsik,2020-12-08 09:36:53

Kdyz jsem byl maly, tak jsem si rikal, jak by bylo fajn vymyslet ctecku, co by zjistila, jestli je houba jedla. Jestli tomu rozumim dobre, tak by to s timto zarizenim slo. Co myslite? A udelat genovy katalog hub ve stredni Evrope by mohla byt zajimava prace na PhD.

Odpovědět


Re: Na houby

Daniel Suchon,2020-12-08 10:06:09

Na take ucely by mozno stacil vreckovy spektrometer. Mozno takyto: https://www.consumerphysics.com/scio-for-consumers/

Odpovědět

Takže

Tomáš Novák,2020-12-08 09:30:58

Než si s nějakou slečnou něco začnu, radši si ji nejdřív otestuju? Třeba na dědičné choroby? :-)

Odpovědět

Skvělá práce

Josef Nýč,2020-12-08 04:26:41

Dobré ráno, pane Mihulko, Vaše články a Vašich kolegů jsou v mém věku pro mne potěšující a děkuji
za ně. A potěší mne každý úspěch lidí a jejich výsledky. Ať je to vědec, lékař či dělník a
zemědělec.

Odpovědět



Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace