סיקור מקיף

שיטה חדשה ומהירה להרצפת הגנום

מדענים מבריטניה מפתחים טכנולוגיה שתוכל להביא לפענוח הגנום של אדם כלשהו בתוך דקות, ובעלות שהיא הרבה יותר פחותה מהעלות של שיטות מסחריות הקיימות היום

מפענח גנום. צילום: אימפריאל קולג', לונדון
מפענח גנום. צילום: אימפריאל קולג', לונדון

מדענים מבריטניה מפתחים טכנולוגיה שתוכל להביא לפענוח הגנום של אדם כלשהו בתוך דקות, ובעלות שהיא הרבה יותר פחותה מהעלות של שיטות מסחריות הקיימות היום.

החוקרים רשמו פטנט על טכנולוגיה קודמת המהווה אב-טיפוס, ואשר הם מאמינים כי תוכל להוביל לפיתוח של אמצעי מסחרי ומהיר ביותר להרצפת דנ"א בתוך עשור. המחקר תואר במאמר שפורסם בכתב-העת המדעי Nano Letters.

החוקרים טוענים כי מדענים יוכלו, בגמר הפיתוח, לבצע הרצפת דנ"א של הגנום כולו בהליך מעבדתי יחיד, בעוד שכיום הדבר אפשרי רק לאחר תהליך מורכב וממושך. הרצפה מהירה וזולה של הגנום המלא תאפשר לכל אדם לפענח את הסודות הצפונים בדנ"א שלהם, ולגלות את הרגישות הייחודית שלהם למחלות כגון אלצהיימר, סכרת וסרטן. אנשי רפואה משתמשים כבר היום בהרצפת גנום על-מנת להבין סוגיות בריאות בקרב אוכלוסיות נרחבות ולפתח טיפולים פרטניים לכל אדם ואדם באופן ייחודי.

ד"ר Joshua Edel, אחד מכותבי המאמר מהמחלקה לכימיה מאימפריאל קולג' בלונדון מסביר: "בהשוואה לטכנולוגיות קיימות, ההתקן שלנו יאפשר הרצפה זולה הרבה יותר: דולרים אחדים לעומת מיליון דולר להרצפת הגנום כולו שהתבצעה בשנת 2007. אומנם עדיין לא ניסינו לבצע הרצפה של גנום מלא, אולם הניסויים הראשוניים שלנו מרמזים כי באופן תיאורטי ניתן יהיה להשלים סריקה של 3165 מיליוני בסיסים של גנום האדם בתוך דקות, תוך קבלת תועלת גדולה עבור בדיקות רפואיות, או לשם קבלת פרופילי דנ"א עבור המשטרה וסוכנויות ביטחון אחרות. ההתקן אמור להיות מהיר ואמין הרבה יותר באופן משמעותי, וככזה שניתן יהיה בקלות להתאימו להתקן מסחרי שיוכל לקרוא 10 מיליוני בסיסים בכל שנייה, לעומת הקצב הנוכחי של 10 בסיסים בכל השנייה הקיים היום."

במחקרם החדש, המדענים הדגימו כי ניתן להעביר סליל דנ"א במהירות גבוהה דרך חריר ננומטרי זעיר (בקוטר של 50 ננומטרים) – או ננו-חריר – המצוי ע"ג פיסת צורן, באמצעות מטען חשמלי. כאשר הסליל יוצא מצידה האחורי של הפיסה, רצף צופן הדנ"א שלו (הבסיסים A, C, T ו- G) נקרא ע"י "צומת מנהרתי באלקטרודה" ('tunnelling electrode junction'). פער זה של 2 ננומטרים בין שני חוטים מייצר זרם חשמלי המגיב באופן ייחודי עם כל אחד מהאותות החשמליים הגלומים בכל בסיס ובסיס. בשלב הבא מחשב עוצמתי מסוגל לפענח את אותות בסיסי הצופן ולהרכיב מהם את הרצף המלא של הגנום.

הרצפה באמצעות ננו-חרירים נחשבת מזה זמן רב כהתפתחות הגדולה הבאה בטכנולוגיות דנ"א, וזאת בזכות יכולתם של החרירים לבצע הרצפה מהירה ביותר ובקיבולת גדולה. יחד עם זאת, הדגמת שיטה כזו לא פורסמה עד כה.

אחד מהשותפים למחקר מסביר את האתגרים שניצבו בפניהם: "העברת סליל הדנ"א דרך ננו-החריר דומה ליניקת ספגטי מוארך. עד היום היה קשה מאוד להכווין את הצומת של האלקטרודה ואת ננו-החריר לסידור מתאים. מעבר לכך, הכנת חוטי האלקטרודה במימדים אלו מתקרבת לקצה הגבול האטומי שלהם. למרות אתגרים אלו, בניסוי שלנו הצלחנו להכין שני חוטי פלטינה זעירים הממוקמים בצומת אלקטרודה בעל פער שהינו מספיק קטן בגודלו בכדי לאפשר לזרם החשמלי לעבור ביניהם."

לשיטה זו יהיו מספר יתרונות ברורים יחסית לשיטות נוכחיות, מסביר אחד מהחוקרים: "הרצפה באמצעות ננו-חרירים תהיה הליך מהיר ופשוט, וזאת בניגוד לשיטות מסחריות קיימות המחייבות התרחשותן של תגובות כימיות הרסניות וממושכות על-מנת לפרק ולשכפל בדיוק קטעים קטנים של מולקולת הדנ"א בכדי לפענח את הרצף. בנוסף, פיסות צורן אלו הרבה יותר יציבות מאשר חלק מהחומרים העדינים המשמשים היום בשיטות הקיימות. ניתן להשתמש, לשטוף ולמחזר אותן פעמים רבות מבלי לפגום בפעילות שלהן."

השלב הבא יהיה להבדיל בין דגימות דנ"א שונות, ובסופו של דבר, בין בסיסים שונים בתוככי סליל הדנ"א.

הידיעה על המחקר

שיתוף ב print
שיתוף ב email
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב twitter
שיתוף ב facebook

15 תגובות

  1. ל"מבקר קבוע":
    למרות שלפני שמי אכן מופיע התואר ד"ר, איני יושב במגדל השן.
    תגובות הראויות להתייחסות (כמו שלך) אכן מקבלות תגובה ממני.
    בנוסף – תוכן המאמרים מקורו בכתבות שפורסמו ברשת ותורגמו על-ידי, ואין אני יכול להיות מחוייב ו/או אחראי לאמיתות/אמינות התוכן.

  2. דר. משה נחמני, נחמד לראות אותך יורד אל העם ומגיב לתגובות כאן מדי פעם, אף פעם לא ראיתי אותך עושה זאת לפני כן. חבל שזה לא קורה לעיתים קצת יותר תכופות, ולא רק עבור תיקוני לשון, אלא גם עבור התייחסות עניינית לתוכן המאמר ולתוכן התגובות, באמת שזה לא מוריד מכבודו של אף אחד.

  3. למגיב מספר 8:
    בהתאם לאקדמיה ללשון העברית:
    מילון ביולוגיה (תשס"ט), 2009 gene sequencing = הרצפת גנים.

  4. הרצפה?
    לגבי ד.נ.א נהוג לומר ריצוף….

    לעומת זאת, ע"פ מילון אבן שושן:
    א. הַרְצָפָה ח (נ') [מן רָצִיף] [בספנות] הַחְנָיַת סְפִינָה לְיַד הָרְצִיף.

  5. דוגמה יפה לקצב התפתחות המואץ (אקספוננציאלית) ראינו בפרוייקט פיצוח הגנום האנושי, לאחר 7 שנות מחקר פיצחנו רק 1% מהגנום, הסקפטים טענו שאין שום סיכוי לסיים את הפרוייקט בזמן, ואמנם על פי קצב ההתקדמות נראה היה שהפרוייקט ימשך מאות שנים, אך כמובן שהטכנולוגיה השתכללה, נוצרו כלים חדשים, והקצב הואץ משנה לשנה בצורה מעריכית, 1% הפך ל 2%, שהפך ל 4%, שהפך ל 8%…. ולאחר 7 שנים כצפוי הגענו ל 100% והפרוייקט הסתיים בדיוק בזמן.

    ממליץ לבדוק את הקישורים שהבאתי בהודעה הקודמת.

  6. אנשים לא מבינים באיזו תקופה מדהימה אנחנו חיים, הטכנולוגיה עומדת לשנות את חיינו לחלוטין בעשורים הקרובים, היא מתפתחת בקצב מסחרר שרק הולך ומואץ משנה לשנה, זאת בניגוד לראיה הליניארית שיש לרוב האנשים באופן אינטואיטיבי, דבר שמקשה עליהם לראות זאת.

    העיקרון כאן פשוט, כל הזמן נוצרות טכנולוגיות חדשות אשר מאיצות יותר ויותר את קצב ההתפתחות, זה התחיל עם מהפיכת הדפוס והספרים + מהפיכת התקשורת והיכולת להפיץ ולשתף במהירות רעיונות בין אנשים מכל קצוות העולם, המהפכה התעשייתית, אמצעי תחבורה חדשים ומהירים (מטוסים, מכוניות) שאיפשרו פתאום לאנשים לנוע במהירות ממקום למקום ולהפגש עם עמיתים בקצה העולם שעובדים על נושאים דומים. וממשיך כמובן היום בצורה דרמטית יותר עם תחום הננו טכנולוגיה שהולך ומתפתח בקצב מסחרר, פיצוח הגנום האנושי ומהפיכת הביוטכנולוגיה, רובוטיקה, בינה מלאכותית וחקר המוח תחומים שגם כן צוברים תאוצה גדולה מאד בשנים האחרונות, עוצמת המחשבים אשר מוכפלת משנה לשנה ומהווה בסיס להמון מחקרים חדשים וסימולציות בהרבה תחומים. וכמובן מהפיכת האינטרנט שבזכותה כיום כל הידע האנושי נגיש לכולם בכמה תקתוקי מקלדת, ובנוסף מדענים מכל קצוות העולם שבעבר כלל לא שמעו ולא ידעו אחד על השני יכולים עכשיו למצוא זה את זה בקלות דרך האינטרנט ולעבוד יחד כקבוצה על נושאים משותפים, כאשר כל אחד תורם את חלקו וידיעותיו.

    http://www.tapuz.co.il/Forums2008/ViewMsg.aspx?ForumId=716&MessageId=148002603&r=1

    אנשים לא מבינים באיזו תקופה מדהימה אנחנו חיים, אבל ההבנה הזו עוד תגיע בקרוב, גם עבור אלו שמעדיפים לעצום את העיניים.

  7. לאחרונה הועלה לאינטרנט קורס מרתק בנושא ביולוגיה:

    http://www.youtube.com/view_play_list?p=ACC83028E0CBD671

    באחד השיעורים הראשונים המרצה טוען שתוך שנה יהיה ניתן לרצף גנום שלם של אדם בתוך כחצי שעה (ואם אני זוכר נכון גם בעלות מאד נמוכה) מעניין על איזו שיטה הוא דיבר.

  8. אני כבר מתבאס על איך שנרגיש עוד עשר או עשרים שנה כשנסתכל אחורה על כל שעות המעבדה הקשות ששרפנו על להכין כמה קלונים בודדים של רבע רצף של גן יחיד. מי שנולד מאוחר – הרוויח

  9. ממש אפשר לראות את חזוננו של קורצוויל מתממש מול העיניים..זה נראה כמו השלב הראשון בעשור מרתק

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

לוגו אתר הידען
דילוג לתוכן