Rambøll: Fyringsgrund at ignorere brud på ... - LiveBook

10 Ingeniøren · 1. sektion · 17. juni 2011
teknologi
ION TORRENT
Den nye andengenerations-gensekventeringsmaskine er
hurtigere og billigere end konkurrenterne. Teknologien
kortlægger DNA ved hjælp af ion-semikonduktorsekventering,
der er baseret på detektion af hydrogenioner.
2 Selve kemikalierne leveres af
computerstyrede pumper til
reaktionskammeret, hvor
DNA-byggestenene en ad gangen
løber forbi brøndene med
DNA-stykkerne og reagerer med
de baser,
som de
passer med.
Reaktionskammer
Display
Fotos: Life Technologies
Kilde: Aalborg Universitet/iontorrent.com
Ion Torrent
med åbent
reaktionskammer
3 Sekventeringen
kan aflæses på
displayet.
Ion-chip 314:
Chippene kan fås
i flere størrelser
– helt op til 318,
hvilket svaret til
11,1 millioner
brønde og over
1.000 baser. Dette kan producere mere
end en gigabyte sekvenser.
Sensorplade
Under et låg på maskinen
indsættes chippen, der er
kernen i systemet. Og med
håndtaget lukkes chippen fast
på sensorpladen.
Ny metode
bag lynhurtig analyse
af tysk dræberbakterie
En avanceret chip gør DNAkortlægning
hurtigere, billigere
og nemmere.
Genanalyse
Af Mette Buck Jensen mbj@ing.dk
Grafik: Martin Kirchgässner mak@ing.dk
For få uger siden fik forskere verden
over ved hjælp af en ny gensekventeringsmaskine
lynhurtigt informa tion
om generne i den bakterie, der den
seneste tid har hærget Nordtyskland.
Den bærer navnet Ion Torrent, sælges
af Life Technologies og blev brugt
af kinesiske BGI i den aktuelle sag.
Her afslørede kortlægningen af generne
blandt andet, at bakterien er
resistent over for mindst otte antibiotika,
og at den har hentet gener fra
flere forskellige bakteriestammer.
Maskinen kortlægger DNA ved
hjælp af ion-semikonduktor-sekventering
– en metode, der er baseret på detektion
af hydrogenioner, der bliver
frigivet ved polymerisering af DNA.
Simpelt fortalt ligger der stumper
af den DNA, som man ønsker større
viden om, i millioner af små brønde
over en chip. Hen over disse brønde
løber der så DNA-byggestenene (deoxyribonukleotidene
adenin (A), guanin
(G), thymin (T) og cytosin (C)) en
ad gangen.
Når en af baserne passer til den næste
position på DNA-stumpen, indsættes
den af DNA-polymerase og der
frigives en hydrogenion, og dermed
ændres pH’en, hvilket registreres af
en hypersensitiv ionsensor i chippen.
Dette gentages igen og igen, indtil
DNA-stumperne er kortlagt.
1 Foran på maskinen
sidder rør med de
fire DNA-byggesten:
deoxyribonukleotiderne adenin
(A), guanin (G), thymin (T) og
cytosin (C).
Chippen er nøglen
Kernen er chippen, der aflæser signalerne
og omsætter dem til meningsfulde
data. Dermed er der ikke
brug for krævende og dyr optik eller
specielle kemikalier til at aflæse reaktionerne,
som det er tilfældet med andre
sekventeringsteknologier.
Dette gør Ion Torrent både mindre,
billigere og hurtigere. Det kan tage
helt ned til få timer at få resultater.
Maskinen er desuden meget kompakt
og kan stå på et bord og koster omkring
250.000 kr., hvilket er en tiendedel
af mange andre gensekventeringsmaskiner.
Den står derfor også på ønskelisten
hos danske forskere, hvilket
var tydeligt i sidste uge ved konferencen
Copenhagenomics om DNAsekventering,
hvor den blev vist frem.
Lektor ved Institut for Kemi og Bioteknologi
på Aalborg Universitet, Kåre
Lehmann Nielsen, finder teknologien
interessant, da den er meget mere
fleksibel og billigere i drift end andre
DNA-sekventeringsteknologier.
»Der findes andre systemer, der
kan producere væsentligt flere data,
men de er meget tungere og dyrere at
arbejde med og kræver typisk, at man
har brug for rigtig meget data på en
enkelt prøve. Ofte har man i et
grundforskningslaboratorium brug
for hurtigt at kunne analysere relativt
mange prøver, for at udvælge dem,
der er relevante at analysere i meget
stor detalje,« siger han og uddyber:
»Med denne teknologi kan man
udtale sig præcist om, hvilke bakterier
som findes i f.eks. et kronisk sår,
en spildevandsprøve eller en smule
jord i løbet af blot en enkelt dag og for
nogle få tusinde kroner.« j
Sådan virker chippen
DNA-byggesten
dGTP, dCTP,
dATP og dTTP
Ion-sensor
DNA
Reaktionsbrønd
Mikroskopisk
metalkugle
Ion-sensitivt lag
Bulk Drain Source
Beskrivelse af processen i chippen: Kromosomalt DNA fragmenteres til
små stumper, som påsættes en mikroskopisk metalkugle og kopieres på
kuglen således, at der på en enkelt kugle sidder ca. tusind kopier af en
bestemt stump DNA, kaldet en DNA-template. Kuglen med template-DNA
placeres i en af millioner af reaktionsbrønde på reagenssiden af en
halvlederchip. En DNA-primer (en lille stump DNA med komplementær
sekvens til DNA-templaten) og enzymet DNA-polymerase bindes til
template-DNA. Herefter flyder DNA-byggesten (dGTP, dCTP, dATP og dTTP) i
pulser enkeltvis hen over chippen. For at DNA-polymerasen kan påsætte en
byggesten til primeren, kræver det, at basen er komplementær (dATP er
komplementær til dTTP, og dGTP til dCTP) til template-DNA’et. Herved
fraspaltes en H+. Denne H+ fører til en lille lokal ændring i pH, som
omsættes til et elektrisk signal via verdens mindste pH-meter, som sidder i
bunden af hver eneste brønd på halvlederchippen. Det elektriske signal
opsamles direkte, og ved at sammenholde de elektriske signaler med
byggestenpulserne er det muligt at afkode DNA-sekvensen på millioner af
brønde, og dermed på millioner af DNA-stumper på én gang.
H +
Silicium-halvleder
DNA-primer
Mikrobrønd
pH
Q
V