DNA測序平價化

光學技術推動基因組測序走向千美元時代

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破譯個人基因組的驚人成本在 2005 年急劇下降,從 2000 萬美元降至約十分之一。哈佛醫學院的喬治·M·丘奇 (George M. Church) 及其在哈佛大學和聖路易斯華盛頓大學的合作者利用現成的裝置設計的 DNA 測序技術,可能有助於實現聯邦政府到 2015 年將價格降至 1000 美元的目標,專家表示,這將使為常規醫療目的解碼個人基因成為可能。丘奇研究小組開發的 DIY 方法(右圖)基於將廣泛可用且相對廉價的顯微鏡與高速數碼相機相結合。

康涅狄格州布蘭福德的 454 生命科學公司 的一項相關技術也採用相機與顯微鏡結合來測序 DNA,只是該方法使用了與丘奇不同的發光技術。測序通常還依賴細菌來擴增 DNA 靶標的複製;而這兩種新方法都使用珠子來捕獲 DNA,並使用酶來複制它。丘奇研究小組的版本比傳統測序方法快約 20 倍,成本為 14 萬美元。454 公司的系統比傳統測序方法的通量高出約 100 倍,每臺機器的成本約為 50 萬美元。

與這些光學技術相比,當前的基因測序依賴於電泳,其中電場根據分子的大小和電荷分離分子。IBM 阿爾馬登研究中心的 H·庫馬爾·維克拉馬辛格 (H. Kumar Wickramasinghe) 及其同事設計了一種將電泳與原子力顯微鏡相結合的技術,原子力顯微鏡透過在其表面上執行極其尖銳的探針來掃描表面。該發明可以比傳統的電泳方法快約 100,000 倍的速度對 DNA 片段進行分類,儘管僅限於長度不超過 40 個核苷酸的片段。研究人員指出,他們的工作不僅可以幫助加速 DNA 測序,還可以以前所未有的控制力將分子輸送到表面上。

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