Konstelacijska tehnologija: Revolucija u sekvenciranju DNK
Iz Constellation mapirana tehnologija čitanja koristi informacije o fizičkom položaju nanowells-a na protočnoj ćeliji kako bi se sastavili duži genetski sekvenci. | Fotografija i prikazivanje Illumina
21. veljače 2025.
Prilikom analize sekvenciranja DNK, tradicionalna metoda zahtijeva kompleksan i vremenski zahtjevan proces poznat kao priprema knjižnice. Ovaj proces uključuje kvantifikaciju i normalizaciju DNK, razbijanje u manje fragmente i dodavanje adaptera koji pomažu u sekvenciranju. Tradiocionalne metode mogu potrajati i više od pet sati, dok Illumina razvija novi pristup koji znatno skraćuje taj proces.
Što je priprema knjižnice?
Priprema knjižnice uključuje nekoliko ključnih koraka. Prvo, uzorak DNK mora biti pravilno kvantificiran kako bi se osigurala adekvatna količina za analizu. Nakon toga, DNK se razbija na tisuće komada. Ovaj postupak često uključuje denaturaciju, a zatim se na krajeve fragmenata dodaju sintetički adapteri. Adapteri su ključni za kasnije korake u generaciji klastera, koji se koriste u procesu sekvenciranja.
Međutim, Illumina je razvila inovativniji pristup – tehnologiju poznatu kao Constellation, koja je u stanju ukloniti potrebu za klasičnom pripremom knjižnice, čime se skraćuje vrijeme analize na samo 10 do 15 minuta nakon ekstrakcije DNK.
Otkrivanje s Constellation
Louise Fraser, pridružena direktorica znanstvenog istraživanja u Illumina, opisuje kako Constellation čini proces sekvenciranja jednostavnijim i učinkovitijim. „Ne treba vam obuka za pripremu biblioteke. Ljudi kojima smo ga pokazali bili su oduševljeni lakoćom korištenja“, izjavila je. Constellation obavlja sve korake pripreme izravno u protočnoj ćeliji bez dodatnih preliminarnih procesa.
Tim Illumina razvio je sustav koji koristi nanowells – sitne prostore na protočnoj ćeliji gdje se DNK fragmenti grupiraju. Moderna tehnologija omogućava stvaranje klastera u precizno odabranim pozicijama, što omogućava sekvenseru lakše i brže čitanje.
Tehnologija na djelu
Vjerojatno najzanimljivija karakteristika Constellation tehnologije je način na koji se DNK fragmentira tek kada se već nalazi u nanowells. Time se omogućava korištenje fizičkog položaja fragmenata za njihovo povezivanje u izvornom slijedu, čime se otvara mogućnost sticanja uvida u genetske sekvence koje su prije bile dostupne samo korištenjem dugotrajnog sekvenciranja.
Pomoću novo razvijenih algoritama, Illumina zna kako uporabiti informacije o blizini klastera za pronalaženje genetskih varijacija koje su ranije bile teške za otkrivanje ili su izTile niz preko raznih pozicija u genomu.
Ključne prednosti Constellation tehnologije
Jedna od najzanimljivijih prednosti Constellation tehnologije je sposobnost smanjenja lažno pozitivnih i lažno negativnih rezultata prilikom identifikacije polimorfizama. Ovo omogućava preciznije prepoznavanje strukturalnih varijacija koje su ključne za razumijevanje mnogih genetskih bolesti.
Sweet spot ove tehnologije leži u njenoj sposobnosti da izdašne duge sekvence učini dostupnima bez gubitka informacije i bez potrebe za kompleksnim tehnikama koje su prethodno bile neophodne.
Stvarni svet, stvarni rezultati
Na Godišnjem sastanku Američkog društva za ljudsku genetiku 2024. godine, Steven Barnard, tehnološki direktor Illumina, pohvalio je jednostavnost korištenja Constellation tehnologije. „Ovo je prvi put u 19 godina da vidim da netko zaista dolazi s metodom koja ne zahtijeva pripremu biblioteke“, rekao je.
Jedan od najvažnijih aspekata ovoga novog pristupa je taj što pomaže istraživačima da iz više perspektiva sagledaju genetske varijacije. Prvi uzorci testirani su na pacijentima s hemofilijom, gdje je nova tehnologija omogućila otkrivanje svake prisutne genetske inverzije, a to bi moglo značiti značajan pomak u praksi dijagnostike.
Očekivanja i budućnost
S obzirom na sve ove pomake, očekuje se da će prvi komercijalni proizvod koji koristi Constellation tehnologiju biti predstavljen 2026. godine, a kompatibilan će biti s Novaseq X i Novaseq X Plus sustavima. S obzirom na broj pozitivnih komentara i uspješnost testiranja, Constellation bi mogao postaviti nove standarde za tehnologiju sekvenciranja DNK i donijeti revolucionarne promjene u genetičkom istraživanju.
Za više informacija o Constellation mapiranoj tehnologiji čitanja, posjetite Illumina Genomics Research Center.
