移动 DNA 定序设备,基因资讯即时掌握

作者 | 发布日期 2018 年 01 月 07 日 14:15 | 分类 医疗科技 , 生物科技
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【Technews科技新报】过去,分析 DNA 的设备相当占据空间、分析过程相当繁复且花费相当高昂。



自 1990 年代启动的人类基因组计划(Human Genome Project),至今已投入至少 5 亿美元、超过 20 年的漫长努力,如今人类基因体定序已有相当完整的研究成果,基因分析设备设备也精进至占据较小空间且有更佳效能,然而目前这些设备仍要价百万,无法普遍设置,也因为如此,许多研发正积极地进行,目的就是创造出更小、更经济的核酸定序设备。

第一个小到足以放进口袋的基因定序设备已经问世!是由一间位于英国牛津的 Oxford Nanopore 公司所研发。这个如同手机大小一般的设备叫做“MinION”,操作时要先插入安装好配套软件的笔记本电脑 USB 插座,透过设备上的“flow-cell”吸取待测 DNA 样品,flow-cell 就像是一个筛子,上面布满纳米般大小孔洞,具有不同分子结构的 4 种 DNA 组成硷基(A、T、G、C),过筛时会产生不同电流反应,借此纳米孔洞定序(nanopore sequencing)技术,便能快速定序样品 DNA。

就准确度而言,这样的定序设备当然无法与实验室的大型精密设备相比;但像 MinION 这样的设备,重点在于能在户外及偏远的地区进行分析。这项设备价格约人民币6600元,flow-cell 为耗材,单项价格约人民币3300元,每个 flow-cell 大约可使用数个月。目前为止,MinION 已到过地球的最南端──南极极地分析雪中的微生物;也到过比挪威北角更北的斯瓦尔巴德群岛(Svalbard)分析冰川中的微生物;这项科技也曾在 2015 年非洲伊波拉病毒爆发时,用在快速分析病毒。

(Source:Nanopore

然而,要真正达到“移动”加“即时”的基因定序目标,除了分析要快速,样品备置的方式也需要达到精简化(miniaturise)及自动化(automate)。萃取 DNA 的过程需要溶解酶,萃取出的 DNA 也必须要有相当的纯度,也就是说备置样品的过程必须要有三大要素:离心机、昂贵的试剂以及受过训练的操作员,为了突破这项瓶颈,Oxford Nanopore 公司正在研发一项小型、自动化的样品备置设备 Zumbador,以搭配 MinION 的使用而达成真正的行动即时掌握基因资讯。

自 2014 年问世至今,MinION 已被用在许许多多大至人体、小至病毒的 DNA 及 RNA 分析,最令使用者满意的就是它能快速得到分析结果,大大省去传统寄送样本至实验室、等待实验室分析结果的时间。举例来说,全球大型食品加工公司 Mars 玛氏食品,就在中国的生产线运用这项设备来测试如沙门氏菌及大肠杆菌等特定的细菌病原。玛氏食品的食安负责人 Robert Baker 表示,目前检测结果仍需数天至数周的时间才能产出,未来若有自动化备置样本的设备,那么距离同步取得分析结果的目标就不远了;同时,如果侦测的病原范围能加大,那么对食安控制又将成功前进一大步。

Oxford Nanopore 公司的科技长 Clive Brown 指出,随着这项科技发展,可携式基因序列分析设备将能提供更快、更准确的分析结果,他深信有朝一日,这项设备将能普及使用,以利我们了解周遭的一切,不管是血液、唾液或是超市买的鸡肉,都能透过这项设备来取得基因档案。你能想像吗?这一天或许很快就会来临,基因定序设备将会如同手机,随时可用、随处可达。

(首图来源:pixabay

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Hsu CF

总是对世界抱持一颗好奇心的大孩子。热衷吸取科技新知,喜爱学习并分享所知。结合了对科技及英语学习的热忱,著有《科技人迈向国际》一书。关心人文社会,对于生医产业有深度了解,期待透过文字带来正面的力量。
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