RSS

Archivi tag: illumina

Genomica hi-tech: Oxford Nanopore presenta il primo sequenziatore usa e getta

La genomica non finisce mai di stupire, soprattutto quando si parla di nuove tecnologie. Tutti ci aspettavamo grandi novità dal meeting AGBT di Marco Island, in Florida, ma sinceramente credo che nessuno si aspettasse di assistere alla presentazione di un sequenziatore di DNA USB. Sì, avete capito bene. L’azienda inglese Oxford Nanopore ha annunciato che nei prossimi mesi metterà in vendita un sequenziatore usa e getta poco più grande di una chiavetta USB, che collegato a un pc portatile potrà sequenziare del materiale genetico e in tempo reale trasmettere i dati a un software installato sul computer. L’ultimo prodigio della tecnologia genomica si chiama MinION, e nel weekend appena trascorso non si è parlato d’altro: ne hanno tessuto le lodi Nature, Forbes, Bio-IT World, New Scientist oltre a diversi blog specialistici.

Oxford Nanopore era rimasta stranamente silenziosa negli ultimi tempi, al contrario di altre aziende concorrenti che invece facevano proclami da prima pagina. Oggi però non ce n’è per nessuno: sì, perché oltre al MinION, la società inglese guidata da Clive Brown ha in serbo il GridION, che è un po’ il fratello maggiore del mini sequenziatore USB. Le specifiche tecniche di entrambi gli strumenti sono impressionanti per almeno tre motivi. Il primo è che la tecnologia di Oxford Nanopore consente di leggere sequenze di DNA lunghissime, fino a 100mila nucleotidi: il team britannico è riuscito a sequenziare il genoma del virus Phi X, che è lungo 5400 nucleotidi, con una sola lettura senza interruzioni. Il secondo punto di forza dei sequenziatori di Oxford Nanopore è la semplicità nella preparazione del campione, un vantaggio notevole rispetto alle altre tecnologie attualmente sul mercato (non è nemmeno necessario amplificare il DNA). Infine, non bisogna dimenticare che queste macchine sono in grado di riconoscere anche le modificazioni epigenetiche del DNA.

I due sequenziatori sono stati concepiti per usi differenti. MinION si presta molto bene per sequenziare in tempi rapidissimi genomi batterici o virali, oppure per caratterizzare campioni di tessuti tumorali. Avrà infatti una produttività limitata (150 milioni di basi all’ora per un massimo di sei ore), ma sufficiente per applicazioni nella diagnostica, nelle analisi forensi o in campo ecologico. GridION finirà sicuramente nei grossi centri di sequenziamento, che potranno sfruttare la sua scalabilità: più sequenziatori possono infatti essere collegati insieme, e lavorare in parallelo. Per quanto riguarda i prezzi, MinION sarà usa e getta e costerà dai 500 ai 900 dollari. GridION invece non ha ancora un prezzo, ma secondo i produttori leggere un miliardo di basi di DNA costerà meno di 10 dollari. L’unica cosa su cui Oxford Nanopore deve ancora lavorare è l’accuratezza della lettura: al momento il tasso di errore è del 4%, ma quando i sequenziatori arriveranno sul mercato nella seconda metà del 2012 questa percentuale sarà scesa sotto l’1%.

L’idea di sequenziare il DNA facendolo passare attraverso dei pori di pochi nanometri circola nell’ambiente dagli anni 90, ma MinION e GridION sono i primi strumenti che mettono finalmente in pratica questa idea. Ovviamente gli unici a non essere entusiasti di questo annuncio sono le aziende rivali, specialmente Life Technologies e Illumina: la prima teme che il suo mirabolante Ion Proton presentato poche settimane fa sia già stato dimenticato, la seconda invece assiste con disappunto all’ingresso sul mercato di un nuovo agguerritissimo concorrente, che ambisce a portarle via la quota di mercato che si era faticosamente conquistata negli ultimi cinque anni. Le due società hanno accusato il colpo, lo dimostrano il -6% e il -3% che hanno registrato le loro azioni in borsa in seguito all’annuncio di Oxford Nanopore.

Stiamo assistendo a una nuova rivoluzione nel campo del sequenziamento genomico dopo quella del 2005, e curiosamente i protagonisti sono sempre gli stessi. Il primo è l’attuale CEO di Ion Torrent, Jonathan Rothberg, il secondo è il CTO di Oxford Nanopore, Clive Brown. Qualche anno fa Rothberg inventava la tecnologia 454, che segnava la fine dell’era Sanger e apriva la strada ai sequenziatori di seconda generazione. Brown, invece, lavorava per Solexa/Illumina, azienda che oggi domina quel mercato inaugurato proprio dall’invenzione di Rothberg. Oggi, a distanza di pochi anni, il duello si ripropone: ancora una volta è stato Rothberg a fare la prima mossa, presentando il primo sequenziatore in grado di leggere un genoma umano per soli mille dollari. Ma anche questa volta Rothberg rischia di essere beffato, e sempre per colpa di Clive Brown.

 
2 commenti

Pubblicato da su 20 febbraio 2012 in Business, Tecnologia

 

Tag: , , , , , , , , , , ,

GenoMIX #21 – Gennaio 2012

Tecnologia – Il 2012 è iniziato col botto. La Life Technologies ha presentato il nuovo sequenziatore Ion Proton, macchina in grado di sequenziare un genoma umano al prezzo di mille dollari, e in un solo giorno di lavoro. Il traguardo dei mille dollari è stato quindi raggiunto, una conquista che permetterà alla ricerca scientifica di viaggiare sempre più veloce. I leader del mercato di seconda generazione (Illumina) non hanno fatto attendere la loro replica, annunciando il sequenziatore HiSeq 2500, anch’esso in grado di leggere un genoma umano in 24 ore. Al duello per il predominio del mercato sta partecipando anche il terzo incomodo, la Roche, che qualche giorno fa ha lanciato un’offerta pubblica di acquisto su Illumina.

Teorie – Se la ricerca ha così tanto bisogno di sequenziatori low-cost è perché molti credono che le varianti rare custodiscano gran parte della cosiddetta “ereditabilità mancante” per quanto riguarda le malattie multifattoriali, visto e considerato il fatto che lo studio delle varianti comuni non ha dato i risultati sperati. Tuttavia, non tutti pensano che il sequenziamento massivo sia l’unica strada percorribile: secondo un recente articolo pubblicato su PNAS, le interazioni tra le varianti genetiche che sono già state scoperte sarebbero sufficienti per spiegare gran parte dell’ereditabilità di queste malattie (gli autori parlano di “ereditabilità fantasma”). Si tratta di disquisizioni statistiche abbastanza raffinate, vi basti sapere che nella comunità scientifica c’è un acceso dibattito sull’argomento.

Malattie rare – Venendo alle vere e proprie scoperte, segnalo che questo mese sono state identificate le basi genetiche di diverse malattie rare, tra cui la sindrome di Myhre, la sindrome di Kabuki e la paraplegia spastica ereditaria. Tutti e tre questi studi hanno visto il contributo determinante di ricercatori italiani, mi fa piacere ricordarlo.

Evoluzione – Un interessante articolo pubblicato su Science dimostra come l’evoluzione di nuovi tratti può avvenire in tempi rapidissimi in particolari condizioni. Protagonista del lavoro è un virus, il fago Lambda, che è stato in grado di evolvere – con una manciata di mutazioni – la proteina che gli serviva per attaccare la sua vittima (il batterio Escherichia coli). Parlando di evoluzione a livello macroscopico, segnalo invece l’articolo pubblicato su PNAS in cui si identifica, grazie alla genomica, l’origine temporale e geografica dei cavalli moderni: 130mila anni fa, in Asia.

Errata corrige – Nel mese di gennaio sono tornati alla ribalta due studi che all’epoca della pubblicazione fecero scalpore. Il primo riguardava la scoperta di geni responsabili della longevità, il secondo è il celebre articolo firmato dalla ricercatrice Wolfe-Simon sui batteri mangia-arsenico. Qualche settimana fa i geni dei centenari sono stati ripubblicati, riveduti e corretti, su PLoS One (il lavoro originale era stato ritirato dagli stessi autori); l’esistenza dei batteri mangia-arsenico è stata invece smentita dagli esperimenti condotti da una nota microbiologa americana, e pubblicati sul suo stesso blog.

ARTICOLO DEL MESE
Zuk et al “The mystery of missing heritability: Genetic interactions create phantom heritability”, PNAS 2012

 
1 commento

Pubblicato da su 31 gennaio 2012 in GenoMIX

 

Tag: , , , , , , , , , , , , , , ,

Pubblicità comparativa

L’esperienza di Illumina contro l’entusiasmo di Ion Torrent: i loro due nuovi sequenziatori, rispettivamente il MiSeq e la Personal Genome Machine, sono pronti a darsi battaglia, per accaparrarsi una quota importante nel mercato del sequenziamento di terza generazione. Ecco una divertente pubblicità comparativa.

 
Lascia un commento

Pubblicato da su 7 aprile 2011 in Tecnologia, Varie

 

Tag: , , , , ,

La chimica del sequenziamento: passato, presente e futuro

Come molti di voi sapranno, il 2011 è stato proclamato dall’ONU l’Anno Internazionale della Chimica. La chimica è la scienza centrale, quella che più di ogni altra ha la capacità di guidare il progresso scientifico, grazie alle sue innumerevoli connessioni con la biologia, la fisica, la medicina e chi più ne ha più ne metta. Ho voluto renderle omaggio anche io, scrivendo questo post che partecipa al Carnevale della Chimica coordinato per questo mese da Anna Rita Ruberto di Scientificando.

IL DNA

Il DNA (o acido deossiribonucleico) è una molecola che ha l’aspetto di una doppia elica formata da due catene di nucleotidi. I nucleotidi sono piccole molecole costituite da un gruppo fosfato, uno zucchero (deossiribosio) e una base azotata; mentre le prime due componenti sono sempre uguali e costituiscono l’ossatura della doppia elica, le basi azotate esistono in quattro “versioni” differenti. Esse si chiamano Adenina (A), Citosina (C), Guanina (G) e Timina (T), e godono di una proprietà importante: la complementarietà. In una molecola di DNA, una A si troverà sempre davanti a una T, così come una C si troverà sempre davanti a una G: questo significa che per leggere una sequenza di DNA non è necessario sequenziare entrambi i filamenti, basta avere uno dei due e quello complementare si potrà ricavare facilmente. E’ proprio sfruttando la proprietà della complementarietà che la DNA polimerasi riesce a replicare le molecole di DNA nel momento in cui è necessario, e cioè quando la cellula deve dividersi per generare due cellule figlie con identico patrimonio genetico: utilizzando un filamento come stampo e un piccolo tratto di DNA come innesco, questo enzima è in grado di sintetizzare l’altro filamento legando uno dietro l’altro i nucleotidi corretti.

IL METODO SANGER

A Frederick Sanger bastò osservare la DNA polimerasi all’opera per capire come sviluppare il primo metodo per sequenziare il DNA. L’unico ingrediente che dovette aggiungere furono dei nucleotidi particolari, chiamati dideossinucleotidi: queste molecole hanno una modifica chimica tale per cui, una volta inserite nella catena nascente di DNA, ne interrompono la sintesi. La polimerasi non riesce più ad aggiungere altri nucleotidi, e rilascia così un frammento “monco”. A questo punto bisognava fare due cose: misurare la lunghezza di questo frammento e riconoscere il dideossinucleotide che si era legato per ultimo. Con queste due informazioni in mano leggere la sequenza è immediato: se ho ottenuto un frammento lungo 10 nucleotidi dove l’ultimo nucleotide aggiunto è una G, io so che in 10° posizione c’è una G. Un tempo per fare questo si eseguivano sullo stesso DNA quattro reazioni separate, per ognuna delle quali si utilizzava un dideossinucleotide diverso: ddATP, ddCTP, ddGTP e ddTTP. Al termine della reazione, si prendevano i frammenti generati da ogni reazione e li si misurava mediante un’elettroforesi su gel: in questo gel, le molecole più lunghe si muovono più lentamente e tutti i frammenti possono quindi essere separati. Al termine, si ricostruiva la sequenza. Con l’avvento dei sequenziatori automatici, si è iniziato a fare tutto in un’unica miscela di reazione, etichettando ogni base azotata con una molecola fluorescente di colore diverso; inoltre, i frammenti si separano in tubi capillari, con un lettore ottico che registra il colore emesso dal DNA al suo passaggio.

L’invenzione di questo metodo di sequenziamento ha segnato una svolta epocale nel campo della biologia molecolare e lo dimostra il fatto che Fred Sanger ricevette per questo motivo un premio Nobel per la Chimica nel 1980. Tuttavia, occorre molto tempo per sequenziare in questo modo lunghi tratti di DNA: per leggere un intero genoma umano sarebbero necessari più di tre anni di lavoro! Inoltre, è una tecnica molto costosa: si spendono 10 centesimi di dollaro ogni mille basi. Per questi motivi si è passati ora a tecnologie di sequenziamento molto più efficienti ed economiche, le cosiddette tecnologie di seconda generazione.

MONTAGNE DI DATI

Le nuove macchine iniziarono a popolare il mercato dal 2005 in poi, offrendo costi minori e soprattutto enormi quantità di sequenze, vere e proprie montagne di dati che per un sequenziatore Sanger erano inimmaginabili. A farsi concorrenza c’erano diverse aziende, ma a spuntarla fu Illumina/Solexa, che conquistò rapidamente il ruolo di leader nel settore del sequenziamento genomico. I suoi sequenziatori sfruttavano ancora la DNA polimerasi come nella tecnologia precedente, ma introducevano due accorgimenti tecnici che facevano la differenza. Il primo è l’immobilizzazione del DNA su un supporto fisso: le molecole da sequenziare sono infatti incollate a un vetrino tramite degli adattatori. Questo permette di leggere milioni di frammenti di DNA contemporaneamente, perché ciascuno di essi viene a trovarsi in un punto preciso e non si può confondere con gli altri. La seconda, importantissima novità sono i terminatori reversibili. Nel metodo Sanger i nucleotidi modificati bloccavano la sintesi del DNA in modo irreversibile, mentre quelli di Illumina possono essere riattivati, grazie all’azione di un enzima che taglia via la parte di molecola che blocca il lavoro della DNA polimerasi. In questo modo, è possibile monitorare in tempo reale l’aggiunta di tutti i nucleotidi su ogni frammento, fotografando le fluorescenze emesse a ogni passaggio da tutte le molecole di DNA depositate sul vetrino.

I due grandi rivali di Solexa/Illumina erano, e sono tuttora, ABI/Solid e Roche/454. Le loro tecnologie sono molto diverse, e la prima grossa differenza è che entrambe queste aziende hanno scelto di immobilizzare le molecole di DNA non su un supporto solido, ma su delle piccole sfere, a loro volta poste su un vetrino. ABI/SOLiD ha persino abbandonato la DNA polimerasi per passare a un altro enzima, la DNA ligasi, che unisce frammenti di DNA anziché sintetizzarne di nuovi. Inoltre, ha elaborato un sistema di sequenziamento che consente di leggere due volte lo stesso nucleotide, il che abbassa di molto la possibilità di commettere errori.

Roche/454, dal canto suo, non utilizza più i nucleotidi fluorescenti, ma sfrutta un prodotto di scarto della polimerasi (il pirofosfato inorganico PPi) per generare dei flash di luce ogni volta che un nucleotide nuovo viene aggiunto. Il trucco è dare il PPi in pasto a una sulfurilasi, un enzima che lo utilizza per generare una molecola di ATP; a sua volta, l’ATP viene prelevato da una luciferasi che lo usa per ossidare una luciferina e produrre un segnale luminoso. Poiché questo segnale è sempre uguale per tutti i nucleotidi, essi devono essere immessi nel sistema un tipo alla volta: prima le A, poi le C e così via.

Gli incredibili progressi tecnologici e l’utilizzo di nuove chimiche di sequenziamento hanno permesso di fare grandi scoperte scientifiche sul nostro genoma, scoperte che presto ci saranno utili per avere cure personalizzate in base al nostro profilo genetico. Il bello, però, deve ancora arrivare. E arriverà con i sequenziatori di terza generazione, che pur essendo poco più che prototipi, promettono già grandissime cose.

IL SEQUENZIAMENTO DEL FUTURO

I prossimi anni vedranno sicuramente una nuova rivoluzione nel campo del sequenziamento, ma ancora non è chiaro se a portarla saranno macchine sempre più costose e potenti o piccoli strumenti low-cost grandi come una stampante, capaci di entrare con più facilità nella pratica medica di routine.

La prima strada è quella scelta da Pacific Biosciences, che sta mettendo a punto un sequenziatore mostruoso da 700mila dollari. Il suo punto di forza è essenzialmente uno solo: la capacità di sequenziare singole molecole di DNA. Nelle tecnologie precedenti, infatti, bisognava moltiplicare i frammenti per avere gruppi di molecole tutte uguali da sequenziare: solo così il segnale fluorescente era sufficientemente potente per poter essere visualizzabile dal lettore ottico. Riuscire a leggere una singola molecola di DNA, monitorando in tempo reale l’aggiunta dei nucleotidi, significa poter usare piccole quantità di DNA e risparmiare moltissimi soldi sui reagenti.

Altre due compagnie, invece, hanno deciso di abbandonare del tutto molecole fluorescenti e costosissimi lettori ottici. Ion Torrent ha messo in vendita un sequenziatore piccolissimo, che costa un decimo di quello di Pacific Biosciences: la sua peculiarità è che registra gli inserimenti dei nucleotidi misurando le variazioni di pH durante il sequenziamento.

Oxford Nanopore, al contrario, dice di essere in grado di leggere una sequenza di DNA basandosi sui cambiamenti nel flusso di corrente che attraversa dei fori di pochi nanometri, cambiamenti che sono caratteristici dello specifico nucleotide che viene aggiunto alla catena.

Il costo per sequenziare un genoma umano è diminuito di un milione di volte in dieci anni, e forse presto taglieremo il traguardo dei mille dollari. Arriverà il giorno in cui ci presenteremo dal nostro medico di fiducia con una chiavetta USB contenente i nostri dati genetici: grazie a queste informazioni conosceremo i farmaci più efficaci per noi e lo stile di vita che ci aiuterà a restare sani più a lungo. Non sappiamo quando entreremo veramente nell’era della medicina genomica, ma quando quel momento arriverà, il merito sarà anche degli incredibili progressi fatti negli ultimi anni dalla chimica del sequenziamento, un’altra delle infinite declinazioni della scienza di tutte le scienze, la Scienza Centrale.

 
6 commenti

Pubblicato da su 15 febbraio 2011 in Scienza, Tecnologia

 

Tag: , , , , , , , , , , ,

Aziende di genomica in Italia – IGA Technology Services (Udine)

L’ultimo appuntamento del 2010 con le aziende di genomica italiane ci fa conoscere la IGA Technology Services, spinoff dell’Istituto di Genomica Applicata di Udine. L’azienda ha ereditato le competenze dell’istituto friulano che da anni si occupa con successo di genomi vegetali, integrandole con tecnologie di sequenziamento di nuova generazione (è stato appena installato un HiSeq 2000 della Illumina). Risponde alle domande di myGenomix la dott.ssa Federica Cattonaro (l’ultima a destra nella foto).

IGA Technology Services ha da poco compiuto un anno di vita. Come giudica la partenza della vostra azienda?
Siamo piuttosto contenti perchè il fatturato del primo anno è stato al di sopra delle nostre aspettative. Ci aspettiamo una notevole crescita del fatturato l’anno prossimo visti i notevoli investimenti che abbiamo fatto nel 2010 per l’acquisto dei macchinari. Questo anche per far fronte alle aspettative del proprietario unico, l’Istituto fondatore (IGA, Istituto di Genomica Applicata), che non avendo alcun tipo di finanziamento strutturale ma vivendo interamente su soft money conta molto sui profitti di IGA Technology Services per far fronte alle proprie spese fisse.

Quali sono precisamente i servizi che offrite, e a chi vi rivolgete?
Offriamo servizi di sequenziamento e risequenziamento sugli strumenti Illumina Genome Analyzer Iix e HiSeq2000. Con queste piattaforme tecnologiche possiamo sequenziare genomi interi o porzioni di essi, ad esempio utilizzando tecnologie di cattura di porzioni del genoma in liquido, ma anche RNA per analizzare l’intero trascrittoma di un organismo o per identificare quella particolare famiglia di RNA non codificanti come gli RNA piccoli (smallRNA) che ha importanti funzioni nella regolazione dei geni. Inoltre con questi strumenti è possibile studiare epigenomi individuali genome-wide, cioè studiare quell’insieme di alterazioni che il genoma subisce, senza che la sequenza di DNA venga modificata. Offriamo ancora servizi di sequenziamento Sanger su sequenziatori ad alta processività per un minimo numero di 48 campioni processabili per volta e altre applicazioni che ancora prevedono l’utilizzo di sequenziatori capillari quali la genotipizzazione di microsatelliti e la costruzione di mappe fisiche di genomi soprattutto di vegetali. Annesse alle applicazioni di sequenziamento e risequenziamento forniamo poi il supporto bioinformatico per aiutare il cliente nell’analisi dei dati. Cerchiamo il più possibile quindi di fornire al cliente un servizio completo dalla preparazione del campione al dato analizzato. Vogliamo arrivare ad un modello in cui il cliente che ci affida uno studio deve intervenire sempre meno nel processo di produzione ed analisi dei dati e può partire da ciò che gli forniamo direttamente a fare la ricerca biologica di suo interesse. Questo dovrebbe consentire di rendere disponibili queste tecnologie che promettono di rivoluzionare la ricerca biologica anche a persone che non sono esperte di genomica o bioinformatica. I nostri clienti sono una settantina tra laboratori universitari, istituti di ricerca, ospedali europei e extraeuropei.

Siete certificati come Service Provider Illumina per il sequenziamento. Che cosa significa?
Essere Service Provider Illumina significa aver superato un rigoroso test di certificazione eseguito da Illumina, che ha prevvisto la richiesta di analizzare una certa quantità di dati già prodotta presso di noi, verifiche scritte riguardanti la gestione della macchina, dei campioni e della pipeline bioinformatica, una corsa di sequenziamento test su loro materiale al fine di verificare che la qualità dei dati prodotti rispettasse gli standard Illumina e infine un audit on-site. Siamo al momento gli unici in Italia ad essere entrati nel ristretto circuito dei CSPro Illumina per il sequenziamento.

Con l’avvento delle nuove tecnologie di sequenziamento, che vantaggi offre il metodo Sanger tradizionale per un’azienda di servizi come la vostra? Lo utilizzate spesso?
Abbiamo ancora richieste di sequenziamento Sanger soprattutto da ospedali e qualche università. Rimarrà ancora attuale per qualche anno nella diagnostica umana, che rispetto a qualche anno fa, adesso utilizza il sequenziamento come metodo diagostico in modo più diffuso.

Che progetti avete in atto per quanto riguarda la genomica umana?
Abbiamo svolto al momento delle commesse di risequenziamento dell’esoma umano mediante tecnologie di cattura di porzioni del genoma, su pazienti affetti da malattie neurologiche e su tumori. Abbiamo poi avuto una interessante collaborazione con gli Ospedali Riuniti di Bergamo sulla cardiomiopatia ipertrofica: con loro siamo stati i primi in Italia a utilizzare un kit custom per la cattura di specifiche regioni esoniche umane implicate in questa malattia. In campo umano ci piacerebbe partecipare a qualche progetto di risequenziamento di più ampia portata, mettendoci la nostra competenza tecnica e la nostra capacità di produzione dati, adesso pari a 40 miliardi di paia di basi/giorno.

Avete recentemente acquistato un sequenziatore di nuovissima generazione, l’HiSeq 2000 della Illumina. Cosa offre alla vostra azienda il nuovo arrivato?
Da gennaio 2011 sarà finalmente attivo, l’installazione è stata portata a termine la settimana scorsa. Con questo strumento saremo in grado di offrire servizi a più basso costo rispetto a quelli offerti finora con il GAIIx. Puntiamo inoltre a ottenere commesse più grosse, in particolare progetti di sequenziamento completi e a partecipare come PMI a bandi di ricerca in ambito EU.

Avete una grande esperienza nel campo della genomica vegetale. Quali sono i vantaggi e gli svantaggi di studiare le piante, rispetto alla genomica umana e animale?
L’istituto che controlla la società, l’Istituto di Genomica Applicata (IGA) è effettivamente dedito alla ricerca nel campo delle genomica vegetale e quindi, essendo la società una emanazione commerciale di questo istituto, le competenze vengono naturalmente trasferite alla società commerciale. L’Istituto fin dalla sua nascita, avvenuta nell’aprile 2006, ha partecipato a progetti di sequenziamento de novo di genomi vegetali di portata internazionale quali vite, pesco e Citrus (agrumi) lavorando in sinergia con il centro di sequenziamento francese GenoScope e con uno dei più grandi centri di sequenziamento americani, il Joint Genome Institute in California. Potrei dire che un vantaggio rispetto allo studio delle genomica umana e in parte a quella animale, riferendomi in questo caso solo agli animali di allevamento, è quello che non c’è molta competizione da parte di grossi centri di sequenziamento americani e inglesi per cui è ancora possibile avere il privilegio di essere gli unici a fare genomica ad alto livello su determinati genomi. D’altra parte lavorare sui genomi vegetali può essere molto complesso a causa della estrema variabilità strutturale presente a livello di sequenza e della presenza di elevate quantità di sequenze ripetute e ridondanti.

Sappiamo che in questo settore l’analisi dei dati è estremamente impegnativa. Quante persone sono impiegate in laboratorio e quanti sono invece i bioinformatici della vostra azienda?
La società attualmente dispone, oltre che della mia figura, di una persona in laboratorio e di un’altra persona che svolge sia attività di laboratorio che bioinformatica. L’analisi bioinformatica è ovviamente il grosso collo di bottiglia per chi lavora con queste macchine ed anzi riteniamo che una potenziale barriera all’ampia adozione delle tecnologie NGS e quindi allo sviluppo della ricerca genomica, genetica e biologica in Italia potrebbe essere proprio l’accesso non tanto alle piattaforme di produzione dei dati quanto alle metodologie ed infrastrutture computazionali: è veloce produrre i dati ma non è altrettanto veloce analizzarli. L’azienda intende quindi fortemente espandersi in questo settore. Al momento usufruisce delle competenze informatiche presenti presso l’Istituto di Genomica Applicata sia in termini di personale (IGA dispone di cinque informatici e un sistemista) che di infrastrutture (server e capacità di calcolo) ma intende nel corso del 2011 potenziare ulteriormente con risorse proprie le capacità di analisi bioinformatiche con investimenti sia in attrezzature che in personale ed affiancare a me nel team gestionale anche una figura di business development manager.

Allo stato attuale delle nostre conoscenze sul DNA, secondo voi quanto può essere utile, per la cura della propria salute, sequenziare il proprio genoma?
Questo è un settore in cui la tecnologia al momento corre più veloce della scienza. Alla capacità di decifrare velocemente ed a bassi costi l’intero contenuto genetico di un individuo non si è ancora affiancata la capacità di comprendere a pieno il significato biologico di queste informazioni. L’analisi genetica non ci ha ancora consentito nella maggior parte dei casi di collegare la variazione a livello di sequenza con la variazione a livello fenotipico. Detto questo, speriamo che ci possano essere rapidi progressi nel campo della genetica umana tali da rendere ancora più utile di quanto non lo sia oggi ai fini della prevenzione la disponibilità delle sequenza genomica completa. In alcuni casi specifici tuttavia la piena utilità già c’è: sequenziare il genoma completo delle cellule tumorali sicuramente ci può già dare indicazioni molto importanti ed utili per la comprensione degli eventi mutazionali e molecolari alla base dei processi di oncogenesi e per la messa a punto di terapie mirate.

Ringrazio la dott.ssa Cattonaro per la sua disponibilità e invito le aziende di genomica interessate a una eventuale intervista a contattarmi all’indirizzo mail mygenomixxx@gmail.com. Come faccio sempre per le aziende che presento, vi invito a citare myGenomix qualora decideste di acquistare i servizi di IGA Techology Services: sarà uno stimolo per continuare a curare il blog con sempre maggiore impegno e dedizione.

 

Tag: , , , , , , , , , , , , ,

La carica dei 101 (genomi)

Sono due anni di duro lavoro quelli che attendono i sequenziatori Illumina acquistati dal BGI. L’istituto di genomica cinese di Shenzhen intende infatti sfruttare il suo imponente parco macchine per sequenziare, entro la fine del 2012, i genomi di ben 101 specie di vertebrati. Il progetto, in collaborazione con gli scienziati del Genome 10K Project, spera di arrivare nel 2015 a decodificare il codice genetico di diecimila specie di animali.

I 101 organismi che verranno analizzati in questa fase sono stati scelti in base all’importanza per l’uomo, e soprattutto in modo da rappresentare la maggior parte della diversità filogenetica del regno animale. Lo scopo è infatti quello di assemblare un vero e proprio zoo genomico, con campioni provenienti da zoo, musei e università di tutto il mondo.

Tra le specie che verranno sequenziate nel biennio 2011-2012 ci sono 25 pesci (tra cui il grande squalo bianco e il cavalluccio marino), 13 anfibi (tra cui la salamandra gigante), 13 rettili (compresi il drago di Komodo e la tartaruga delle Galapagos), 18 uccelli (tra cui il colibrì e il pinguino imperatore) e 32 mammiferi (compresi leone, tigre e koala). Questi 101 animali andranno ad aggiungersi all’elenco dei 120 vertebrati finora già sequenziati.

Il Genome 10K Project presenterà i suoi obiettivi in un workshop che si terrà in California tra il 14 e il 18 Marzo 2011. Sarà un’occasione anche per trovare nuove collaborazioni per quella che si preannuncia un’impresa titanica. In particolare gli organizzatori approfitteranno dell’evento per incontrerare i maggiori esperti mondiali nell’assemblaggio dei genomi. Infatti, è vero che i sequenziatori Illumina in dotazione al BGI producono quantità impressionanti di sequenze, ma queste sequenze sono molto corte e per questo diventa poi molto difficile metterle insieme.

Fonte: Physorg

Image credit: avtasnki

Altri link:

 
2 commenti

Pubblicato da su 1 dicembre 2010 in Scienza

 

Tag: , , , , , , , , , , , , , , ,

Benvenuti all’Inferno! Ecco a voi i mostri del Beijing Genomics Institute

Sapevo che il Beijing Genomics Institute (BGI) aveva acquistato 128 sequenziatori HiSeq 2000 all’inizio di quest’anno, e solo leggere la notizia mi aveva fatto una certa impressione. Figurarsi vedere per la prima volta le foto dell’enorme stanza che accoglie questi mostri tecnologici: è un’esperienza scioccante, sempre che siate un minimo appassionati della questione, ovvio.


Gli HiSeq 2000 sono sequenziatori di seconda generazione prodotti dall’azienda californiana Illumina, strumenti che già presi singolarmente potrebbero terrorizzare qualsiasi sistemista. Ciascuno di essi produce, in una sola corsa di sequenziamento, qualcosa come 200 miliardi di paia di basi di DNA: in poco più di una settimana di lavoro, quindi, questa macchina infernale può sequenziare un genoma umano con una copertura di quasi 70 volte. Ma se questi numeri vi lasciano indifferenti, allora vi dico a quanti Gigabytes corrispondono tutte queste sequenze: i file immagine generati occupano la bellezza di 32 Terabyte (un Terabyte sono circa 1000 Gb), a cui vanno aggiunti i 3-4 Terabyte di dati prodotti a partire dalle immagini iniziali. Moltiplicate questi numeri per 128, e scoprirete quale mole di lavoro dovranno sopportare i server qui sotto, quando i sequenziatori saranno a pieno regime. Io non ho il coraggio di farla, quella moltiplicazione.

Image credit: mndoci (licenza Creative Commons)

 
8 commenti

Pubblicato da su 14 ottobre 2010 in Tecnologia

 

Tag: , , , , , , , , ,

 
%d blogger cliccano Mi Piace per questo: