Резидент «Сколково» разработал оригинальный алгоритм расшифровки генома

23 Января 2022 03:54 9

©Видео с / https://www.youtube.com/embed/il0euYvsOMo

Программа компании «Гамма-ДНК» реализует оригинальный диффузный алгоритм секвенирования нуклеиновых кислот, который работает с четырьмя файлами исходных данных. Данные для этих файлов формируются посредством оцифровки сигнала сенсора, который регистрирует факты разделения зарядов в результате встраивания (иммобилизованной на поверхности сенсора) полимеразой каждого нуклеотида в ходе реакции полимеризации закольцованного одноцепочечного олигонуклеотида поочередно в четырех различных рабочих растворах, соответственно.

Компания также разрабатывает первый отечественный секвенатор ДНК (прибор для расшифровки генома) третьего поколения. Одномолекулярный безметочный секвенатор ДНК.

Описание работы программного обеспечения:

Рабочие растворы нуклеозидтрифосфатов поочередно подаются на поверхность сенсора, причем каждый из растворов имеет один вид нуклеозидтрифосфатов, молекулы которого находятся в концентрации, ограничивающей темп синтеза заказного олигонуклеотида. Согласно алгоритму секвенирования, в среднем, интервалы времени длиннее перед встраиванием нуклеотидов вида, концентрация которого была понижена против нормальной концентрации нуклеотидов трех других видов в рабочем растворе. Т.к. на этапе пробоподготовки известно имя вида нуклеотидов, концентрация которого понижена для каждого рабочего раствора, то средствами программного обеспечения макета ключевых узлов секвенатора ДНК формируются временные последовательности регистрации сенсором результатов синтеза олигонуклеотида для каждого рабочего раствора в форме последовательности дискретных интервалов времени, содержащих логические единицы «1» и логические нули «0»; причем логической единицей «1» обозначен тот интервал времени, который соответствует встраиванию нуклеотидов, а логическим нулем «0» обозначаются те интервалы времени, когда результаты реакции зафиксированы не были. Полученные таким образом последовательности логических единиц «1» и логических нулей «0» записываются в четыре файла, соответствующие четырем рабочим растворам.

 © gamma-dna.ru

Программа последовательно обрабатывает данные в четырех файлах, по оригинальному алгоритму устанавливает пороговое значение интервала времени для временной последовательности каждого файла; с пороговым значением сравниваются все интервалы времени между логическими единицами «1» на временной последовательности и сортируются на длинные и короткие. Длинные интервалы времени соответствуют встраиванию известных нуклеотидов, нуклеотидов того вида, концентрация которых была понижена в рабочем растворе.

Патенты на способ и устройство секвенирования в России и США

https://gamma-dna.ru/images/patent_usa_1.pdf

https://gamma-dna.ru/images/patent_usa_2.pdf

По словам создателей, в основе российского секвенатора будет лежать совершенно уникальный метод считывания нуклеотидов. «В нашем приборе задействованы особые платы — микрочипы с полупроводниковыми сенсорами, на которых будет происходить процесс циклического синтеза ДНК. Они изготавливаются из наноматериала со сложной „подложкой“. В каждой ячейке платы должна, согласно нашей задумке, помещаться ровно одна молекула ДНК-полимеразы (фермента, участвующего в репликации ДНК. — ntinews.ru). Ячейки обязаны быть определённого размера в нанометрах», — заявили специалисты.

Такие наноразмерные транзисторы (сенсоры) будут разработаны в партнерстве с МГУ, а затем произведены компанией TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company), уверяют в «GAMMA-DNA». Предполагается, что что стоить дешифратор будет до $100 тысяч, а цена полного секвенирования для пациента должна составить до $1 тысячи (при себестоимости процедуры для диагностического центра менее $200).

Обработка данных для одного генома займет всего четыре часа, а точность будет практически равна 100%.

«Мы рассчитываем, что около 65% произведенных нами приборов поступят в медицинские учреждения — диагностические и перинатальные центры, диспансеры, роддома. Кроме того, секвенаторы понадобятся таможне, МЧС, МВД. Уже сейчас эти приборы довольно широко применяются в криминалистике», — цитируют «Известия» слова управляющего партнера «GAMMA-DNA» Надежды Матвеевой. Проект занял первое место по результатам питч-сессии проектов «Мы из НТИ» на форуме «Открытые инновации» по направлению HealthNet.

Источник: https://gamma-dna.ru/index.php/6-company-news