Высокоскоростное сопоставление генов: исследователи разработали программное обеспечение, которое может за считанные минуты сопоставлять образцы ДНК с конкретным человеком. Хитрость: вместо того, чтобы анализировать полные нити генетического материала, программа сравнивает только несколько характерных вариантов. Таким образом, он надежно находит соответствующее совпадение в базе данных генов всего за три минуты. Также практично: метод сравнительно дешевый - и все, что вам нужно, поместится в дамской сумочке.
Генетический код нашей жизни состоит из миллиардов букв и, если его распечатать, занял бы несколько книг. Эти книги будут уникальны для каждого человека. Потому что в этом мире нет двух одинаковых профилей ДНК, за исключением однояйцевых близнецов. Таким образом, изучение генома подходит для четкой идентификации людей. Этот факт сегодня используется, например, в криминалистике для осуждения преступников.
Сравнение ДНК также иногда полезно в медицинских исследованиях, например, чтобы убедиться, что образцы тканей участников исследования не перепутаны или что клеточные линии не загрязнены. Однако пока такие тесты относительно дороги и требуют много времени. Ученые во главе с Софи Заайер из Нью-Йоркского центра генома в Нью-Йорке нашли решение этой проблемы.
Как в «Гаттаке»
Их разработка должна обеспечить точную идентификацию по ДНК за считанные минуты. Совсем как в мире фантастического фильма «Гаттака», где сотрудники компаний должны каждый день аутентифицировать себя посредством сравнения генов. Основой метода, разработанного исследователями, является программное обеспечение, работающее на «лаборатории на чипе» под названием «Миньон».
Секвенируйте ДНК на месте с помощью этого недорогого портативного устройства размером с кредитную карту. До сих пор ученые в основном использовали его для изучения бактерий и вирусов. Потому что прибор был быстро перегружен человеческими клетками и их миллиардами нуклеотидов, и процент ошибок был высок.
Доберитесь до пункта назначения за три минуты
Новое программное обеспечение меняет это. Хитрость: вместо того, чтобы анализировать целые нити ДНК, программа анализирует только отдельные варианты генетического материала - нуклеотиды, которые отличаются от человека к человеку и делают нас уникальными. С помощью специального алгоритма программа постепенно сравнивает эту комбинацию вариантов через базу данных с соответствующими вариантами в других генетических профилях.
Таким образом, система достигает своей цели на удивление быстро, как показали первоначальные практические испытания. В соответствии с этим сравнения с 60-300 вариантами генов достаточно, чтобы вне всяких сомнений подтвердить личность человека. Команда сообщает, что этот процесс занимает всего около трех минут.
Несколько особенностей составляют картину
Заайер сравнивает то, как работает программное обеспечение, с поразительной способностью нашего мозга: нашему мозгу часто требуется всего несколько характерных признаков, чтобы идентифицировать животное, например, птицу на абстрактной картине. «С нашим методом нужно прочитать лишь небольшое количество ДНК, чтобы найти совпадение с профилем гена, хранящимся в базе данных», - говорит ученый. Программа распознает людей по нескольким индивидуальным характеристикам.
Возможные сценарии применения этой технологии разнообразны: будь то быстрая и надежная идентификация пострадавших при массовых катастрофах или осмотр места преступления. Однако наиболее перспективным исследователи изначально считают использование в экспериментальных исследованиях. По их словам, именно в этой области часто случаются дорогостоящие ошибки при заражении клеточных линий.
Преимущества для клеточных исследований
Если заражение не обнаружено, ученые иногда работают над своими экспериментами впустую - и получают ложные результаты. В тестах с клеточными линиями для экспериментов с раком Заайер и ее коллеги показали, что если образец слишком загрязнен, программное обеспечение больше не распознает его как соответствующий аналогу в базе данных.
«За разумную цену любая лаборатория будет использовать этот метод», - говорит Невилл Санджана из Нью-Йоркского центра генома, не участвовавший в исследовании. «Никто не хочет тратить время и ресурсы на работу с неправильными клетками», - заключает он.