基因定序儀變輕薄,科學家能帶它趴趴走

作者 | 發布日期 2015 年 05 月 11 日 10:30 | 分類 尖端科技 , 生物科技 follow us in feedly

人類 23 條染色體鹼基早在 2003 年就全部解密,當時花費之大(30 億美元)、為期之久(15 年)、參與的科學家人數之多,讓人類基因圖譜計畫成為科學史上的一個偉大工程。時至今日,隨著各實驗室對於定序技術的革新,以及電腦運算能力的增加,定序儀器已經縮小到一台小冰箱大,如美國生物科技公司 Illumina 的 NexSeq,能在 2 天的時間內把一個人的染色體定序完畢,費用則壓縮到 15 萬台幣左右。但這樣的體積和費用仍不適合科學家在野外或偏遠地區使用,通常戶外研究不一定需要將所有的染色體定序完畢,而是需要輕便、易於攜帶並且更便宜的定序機。



Oxford Nanopore 在 2013 年底推出了手掌大小的基因定序儀──MinION,這台機器使用全新的定序技術「奈米孔定序法」(nanopore sequencing),不僅能定序 DNA 和 RNA,甚至連蛋白質和化學物質都能偵測,其原理《科技新報》曾有專文「用隨身碟做 DNA 定序 每支不到 3 萬台幣」介紹,在此不贅述。由於這種新技術尚未成熟,因此 Oxford Nanopore 公司發起了 MAP(MinION Access Programme)計畫,類似產業界與學術圈的合作方式,研究人員只要透過該公司的網頁申請,最多可以申請到 50 個 MAP 組合包,每個組合包押金 1,000 美元,只要符合該公司的要求在實驗結束後會全額退還押金。Oxford Nanopore 公司則藉由參與人員的使用經驗和回饋來改進 MinION。

www.nanoporetech.com
www.nanoporetech.com

▲ MinION 大約一個行動電源大小。(Source:Oxford Nanopore

參與計畫的研究員 Joshua Quick 帶著三個 MinION 和一台筆電去非洲幾內亞,在 12 天內就找出 14 位病患有伊波拉病毒,這對流行病學是一項巨大的突破。對此成果,Quick 表示:「這簡直是基因定序的民主化,再也不需要昂貴笨重的設備了。」

另外一組義大利生物學家則帶著 MinION 去坦尚尼亞的雨林,替當地一種青蛙做基因定序。緬因州 MDI 生物實驗室的 Karen James 則希望能與市民科學家合作,一起調查緬因州 Acadia 國家公園的生物多樣性。美國太空總署(NASA)甚至計劃帶一台 MinION 到國際太空站,讓太空人測試在無重力狀態下可否使用。如果成功,下一步將送到火星,檢查那裡是否有生命跡象。

雖然 MinION 能夠將病毒和細菌做定序,或者讀出人類某段染色體的鹼基,區分染色體內某一個基因的變異型,但它仍然有不少缺點。首先它的定序速度很慢,無法處理大型的基因體,據估計如果用它來定序人類的全部染色體,要花上一年的時間;其次在 DNA 的定序上錯誤率高達 5~30%,比起大型的定序儀差很多;最後它在定序長的、重複的鹼基區常常發生錯誤。不過隨著科技的進步,這些缺點相信會逐步被克服。

現在 Oxford Nanopore 尚未決定 MinION 要賣多少錢,如果不貴的話,說不定以後診所或家裡也可以買一台。能做什麼呢?診斷疾病、選擇藥物、鑑定血源等都會用的到。

發表迴響