استفاده گسترده از توالی‌سنج‌های DNA جیبی و قابل حمل اکسفورد

 تعیین توالی DNA برای شناخت عوامل بیماری‌زا و بسیاری از کاربردهای دیگر بسیار مفید است، اما این فرآیند نیاز به آزمایشگاه‌های مدرن و ابزارهای گران‌قیمت دارد. با این حال تعیین توالی DNA، یک فرآیند طولانی مدت است. اکنون محققان دانشگاه اکسفورد یک توالی‌سنج جیبی پرتابل سریع ابداع کرده‌اند که نیاز به آزمایشگاه‌های مدرن را مرتفع می‌سازند.
یک ماشین توالی‌سنج ژنی در مقیاس جیبی همچون MinION می‌تواند سبب تغییرشکل بازار شود. این ماشین‌های توالی سنج نیاز به بازگشت نمونه‌ها به آزمایشگاه‌های کلینیکی را مرتفع می‌‌کنند و آنالیزها در همان منطقه شیوع بیماری انجام می‌گیرند. البته چنین ابزارهایی نیاز به پاتولوژیست‌های ژنتیکی و تکنسین‌های پزشکی آموزش دیده را افزایش می‌دهند.
MinION، یک ابزار کوچک در حدود اندازه یک حافظه فلش است که مستقیماً به پورت USB یک PC یا لپ‌تاپ اتصال می‌یابد. برخلاف توالی‌سنج‌های رومیزی، MinION از فناوری «توالی‌سنجی رشته‌ای»  نانوحفره‌ای برای انتقال اطلاعات توالی تک مولکولی استفاده می‌کند.
این توالی‌سنج از هزاران دیواره تشکیل شده است که هر کدام از آن‌ها حاوی نانوحفرات ( کانال‌های پروتئینی که تنها اجازه عبور یک رشته DNA را می‌دهند) هستند. هنگامی که DNA وارد کانال‌ها می‌شود، هر باز یک امضای الکترونیکی منحصربه فرد ایجاد می‌کند که توسط سیستم شناسایی می‌شود و در نهایت یک بازخوانی توالی DNA گزارش می‌شود.
بعد از چندین سال وعده‌های اجرا نشده، بالاخره در بهار 2014، دانشگاه اکسفورد MinION را به محققان تحویل داد. برطبق گزارش منتشر شده در مجله Weird در آوریل 2015، بیش از 1000 محقق از 63 کشور از MinION برای کاربردهایی از رصد تجارت غیرقانونی چوب و حیات‌وحش گرفته تا تحقیقات برای حیات فرازمینی استفاده می‌کنند.
لومان، محقق دانشگاه بیرمنگام، می‌گوید:« دو سال پیش اعلام شد که اولین دستگاه پرتابل که قادر به توالی‌سنجی DNA در زمان واقعی است، ابداع شده است. همه افراد متحیر و هیجان زده بودند. سپس برای مدت طولانی هیچ اتفاقی رخ نداد. نگرانی‌ها شروع شد. حتی برخی از مردم می‌گفتند که این اتفاق هرگز نخواهد افتاد زیرا این فناوری که محققان استفاده کرده‌اند، قوانین فیزیک را نفی می‌کند.»
لومان در سال 2014 نمونه MinION را دریافت کرد و بلافاصله آن را آزمایش کرد. بعد از استفاده از این ابزار برای توالی‌سنجی یک صفت موروثی از Pseudomonas aeruginosa (یک عفونت بیمارستانی-اکتسابی معمول)(HAI) او موفق به غربال کردن عفونت سالمونلا در بیمارستان بیرمنگام شد که 30 بیمار و کارمند را آلوده کرده بود.
لومان می‌گوید: «بیمارستان سریعاً می‌خواست بداند که چه اتفاقی افتاده است، اما توالی‌سنجی ژنوم رایج بسیار کند است و هفته‌ها و حتی ماه‌ها طول می‌کشد.»
لومان با استفاده از MinION، در مدت 15 دقیقه سالمونلا را در برخی از نمونه‌ها تشخیص داد. در اکتبر 2015، اکسفورد نسخه دوم ابزار یعنی MinION MkI را روانه بازار کرد. برطبق وب سایت شرکت، نمونه به روز شده MinION یک ابزار تولیدی کامل است که عملکرد آن بهبود یافته است و استفاده از آن نیز ساده‌تر شده است.
به گزارش فناوری های همگرا،مشخص شده است که این ابزار کوچک می‌تواند رشته‌های نسبتاً بلند توالی ژنتیکی را با صحت بالاتری بخواند اما بر اساس یک گزارش در مجله Nature، MinION MkI نیازمند اصلاح چندین نقایص پیدا شده در توالی‌سنج اولیه هستند:

•  توالی سنجی ژنوم‌های بزرگ با این ابزار کاربردی نیست، برخی از متخصصان تخمین می‌زنند که چیزی در حدود یکسال طول می‌کشد تا این نسخه اصلی، توالی یک ژنوم انسان را مشخص کند.
•  این ماشین در مقایسه با نمونه‌های موجود توالی‌سنج اندازه کامل اشتباهات بسیاری دارد، میزان عدم تشخیص توالی DNA 5-30 درصد است.
•  این دستگاه همچنین در خواندن بخش‌هایی از ژنوم که شامل قطعات بلندی از یک باز DNA است، با مشکل روبرو است.

جاشوا، دانشجوی دکتری دانشگاه بیرمنگام، می‌گوید:« این دستگاه موجب تسهیل توالی‌سنجی شده است، شما دیگر به ابزارهای گران‌قیمت و پرهزینه نیاز نخواهید داشت.»

No tags for this post.