454 ライフサイエンス

454 ライフサイエンス
業界	バイオテクノロジー
設立	2000
運命	2007年にロシュ社に買収され、2013年にロシュ社によって閉鎖された（2016年半ばに生産が停止された）。
本部	コネチカット州ブランフォード、アメリカ合衆国
製品	ゲノムシーケンサー、試薬
サービス	遺伝子サンプルの配列決定

454ライフサイエンスは、コネチカット州ブランフォードに拠点を置く、ハイスループットDNAシークエンシングを専門とするバイオテクノロジー企業でした。2007年にロシュに買収され、2013年にその技術が競争力を失ったためロシュによって閉鎖されましたが、生産は2016年半ばまで続きました。^[1]

歴史

454 Life Sciencesはジョナサン・ロスバーグ^[2]によって設立され、当初はCuraGenの子会社である454 Corporationとして知られていました。低コストの遺伝子配列決定法が評価され、454 Life Sciencesは2005年にウォールストリートジャーナルのバイオテクノロジー・医療部門のイノベーション金賞を受賞しました。^[3] 454という名前はCuraGenでプロジェクトが呼ばれていたコード名であり、数字に特別な意味はありません。^[4]

2006年11月、ロスバーグ、マイケル・エグホルム、および454の同僚は、スヴァンテ・ペーボとともにネイチャー誌の表紙記事を発表し、ネアンデルタール人のゲノムの最初の100万塩基対を説明し、2009年までにネアンデルタール人のゲノム配列を完成させるネアンデルタール人ゲノムプロジェクトを開始しました。 ^[5]

2007年3月下旬、ロシュ・ダイアグノスティクスは454ライフサイエンスを1億5,490万ドルで買収した。^[6] 同社は独立した事業部門として存続した。^[7] 2013年10月、ロシュは454を閉鎖し、2016年半ばまでにプラットフォームのサポートを停止すると発表しました。^[8]

2007年5月、454はDNA構造の共同発見者であるジェームズ・ワトソンのゲノム配列を解読したプロジェクト「ジム」の結果を発表しました。 ^[9]^[10]

テクノロジー

454シーケンシングは、GS FLXチタンシリーズ試薬を使用したゲノムシーケンサーFLXで10時間の実行あたり約400〜600メガベースのDNAをシーケンシングできる大規模な並列パイロシーケンシングシステムを使用しました。 ^[11]

このシステムは、霧状にされ、アダプターが連結された DNA 断片を、油中水型エマルジョン内の小さな DNA 捕捉ビーズに固定するというものです。これらのビーズに固定された DNA は、PCRによって増幅されます。DNA に結合した各ビーズは、光ファイバーチップであるPicoTiterPlate上の約 29 μm のウェルに配置されます。DNAポリメラーゼ、ATP スルフリラーゼ、ルシフェラーゼなどの酵素の混合物もウェルに詰められます。次に、PicoTiterPlate を GS FLX システムに配置して配列を決定します。

454は2005年にGS20シーケンシングマシンをリリースしました。これは市場初の次世代DNAシーケンサーです。2008年に454シーケンシングはゲノムシーケンサーFLX機器で使用するGS FLX Titaniumシリーズの試薬を発売しました。この試薬は400～500塩基対の読み取り長で1回の実行あたり4億～6億塩基対のシーケンシングが可能です。2009年後半、454ライフサイエンスはゲノムシーケンサーFLXシステムのベンチトップバージョンであるGSジュニアシステムを発表しました。^[12]

DNAライブラリの準備とemPCR

ゲノム DNA は、より小さな断片 (300-800 塩基対) に分割され、研磨 (両端が平滑化) されました。次に、短いアダプターが断片の末端に連結されました。これらのアダプターは、サンプルライブラリ断片の増幅と配列決定の両方のためのプライミングシーケンスを提供しました。アダプターの 1 つ (アダプター B) には、 DNA ライブラリをストレプトアビジンでコーティングされたビーズに固定するための 5'-ビオチンタグが含まれていました。ニック修復後、ビオチン化されていない鎖が解放され、一本鎖テンプレート DNA (sstDNA) ライブラリとして使用されました。sstDNA ライブラリは品質が評価され、emPCR に必要な最適量 (ビーズあたりの DNA コピー数) が滴定によって決定されました。^[13]

sstDNA ライブラリはビーズ上に固定化されました。ライブラリフラグメントを含むビーズは、単一の sstDNA 分子を運びました。ビーズに結合したライブラリは、油中水混合物で増幅試薬とともに乳化されました。各ビーズは、PCR 増幅が行われる独自のマイクロリアクター内に捕捉されました。これにより、ビーズに固定されたクローン増幅 DNA フラグメントが得られました。

シーケンシング

一本鎖テンプレート DNA ライブラリビーズを DNA ビーズインキュベーションミックス (DNA ポリメラーゼを含む) に加え、酵素ビーズ(スルフリラーゼとルシフェラーゼを含む) とともに PicoTiterPlate デバイス上に重ねました。デバイスを遠心分離してビーズをウェルに沈着させました。酵素ビーズの層により、シーケンシング反応中に DNA ビーズがウェル内に留まります。ビーズ沈着プロセスは、増幅されたライブラリビーズが 1 つ含まれるウェルの数を最大化するように設計されました。

ロードされた PicoTiterPlate デバイスは、Genome Sequencer FLX Instrument に設置されました。流体サブシステムは、プレートのウェル全体にシーケンシング試薬 (バッファーとヌクレオチドを含む) を供給しました。4 つの DNAヌクレオチドは、シーケンシングの実行中に、PicoTiterPlate デバイス全体に固定された順序で順次追加されました。ヌクレオチドの流れの間、各ビーズに結合した DNA の何百万ものコピーが並行してシーケンシングされました。テンプレート鎖に相補的なヌクレオチドがウェルに追加されると、ポリメラーゼはヌクレオチドを追加して既存の DNA 鎖を延長しました。1 つ (または複数) のヌクレオチドが追加されると、機器の CCD カメラによって記録された光信号が生成されました。この技術は合成によるシーケンシングに基づいており、パイロシーケンシングと呼ばれています。^[14]信号強度はヌクレオチドの数に比例しました。たとえば、単一のヌクレオチドフローに組み込まれたホモポリマーストレッチは、単一のヌクレオチドよりも大きな信号を生み出しました。しかし、ホモポリマーストレッチの信号強度は連続する8ヌクレオチドまでしか直線的ではなく、その後は信号が急速に低下した。^{[15]データは下流の分析のために}標準フローグラム形式（SFF）ファイルに保存された。

参照

DNA配列解析

注記

^ Hollmer, Mark (2013年10月17日). 「Roche、遺伝子配列解析への注力を減らすため454 Life Sciencesを閉鎖へ」Fierce Biotech。
^ Park, Andrea (2022年2月15日). 「Quantum-Siが創業者で医療技術の起業家でもあるロスバーグ氏を暫定CEOに任命」Fierce Biotech . 2022年2月22日閲覧。
^ Totty, Michael (2005年10月24日). 「より良いアイデア」.ウォールストリートジャーナル. 2015年9月30日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2017年3月13日閲覧。
^ ポラック、アンドリュー（2003年8月22日）。「同社、ウイルスの遺伝子を1日でマッピングしたと発表」ニューヨークタイムズ。
^ Green, Richard E.; Krause, Johannes; Ptak, Susan E.; Briggs, Adrian W.; Ronan, Michael T.; Simons, Jan F.; Du, Lei; Egholm, Michael; Rothberg, Jonathan M.; Paunovic, Maja; Pääbo, Svante (2006 年 11 月)。「ネアンデルタール人の DNA の 100 万塩基対の分析」。Nature。444 ( 7117 ) : 330–336。Bibcode : 2006Natur.444..330G。doi : 10.1038 /nature05336。PMID 17108958。
^ 「ロシュ - ロシュが454ライフサイエンスを買収し、超高速遺伝子シーケンシングにおけるプレゼンスを強化」。2012年8月29日時点のオリジナルよりアーカイブ。2012年11月14日閲覧。
^ 「ロシュ、買収で454のシーケンシング技術を獲得」FierceBiotech 2007年3月28日。
^ 「ロシュ社が454の廃止を決定し、顧客は他のプラットフォームへの移行を計画」2013年10月22日。
^ Wheeler, DA; Srinivasan, M.; Egholm, M.; Shen, Y.; Chen, L.; McGuire, A.; He, W.; Chen, YJ; Makhijani, V.; Roth, GT; Gomes, X.; Tartaro, K.; Niazi, F.; Turcotte, CL; Irzyk, GP; Lupski, JR; Chinault, C.; Song, X.-Z.; Liu, Y.; Yuan, Y.; Nazareth, L.; Qin, X.; Muzny, DM; Margulies, M.; Weinstock, GM; Gibbs, RA; Rothberg, JM (2008). 「大規模並列 DNA シーケンシングによる個体の完全ゲノム」. Nature . 452 (7189): 872–876. Bibcode :2008Natur.452..872W. doi : 10.1038/nature06884 . PMID18421352 .
^ 「Project Jim: Watson の個人ゲノムが公開される」。2008 年 11 月 21 日時点のオリジナルよりアーカイブ。2007年6 月 16 日閲覧。
^ Karl, V; et al. (2009). 「次世代シーケンシング：基礎研究から診断まで」.臨床化学. 55 (4): 41–47. doi : 10.1373/clinchem.2008.112789 . PMID 19246620.
^ 「454 Life Sciences が新しいベンチトップシーケンサーを発表。2010 年に向けて 1,000 bp の読み取りを含むゲノムシーケンサー FLX システムへの大幅な改善」 (プレスリリース)。454 Life Sciences。2009 年 11 月 19 日。2011 年 11 月 15 日時点のオリジナルよりアーカイブ。2009年11 月 19 日閲覧。
^ Zheng, Z; et al. (2010). 「微量の出発物質を使用した滴定不要の大規模並列ピロシークエンシング」Nucleic Acids Res . 38 (13): e137. doi :10.1093/nar/gkq332. PMC 2910068 . PMID 20435675.
^ King, C; Scott-Horton, T. (2008). 「パイロシークエンス: 正確な遺伝子型判定のための簡単な方法」J Vis Exp (11). doi :10.3791/630. PMC 2582836 . PMID 19066560.
^ Margulies, Marcel ; Michael Egholm; 共著者 54 名 (2005 年 9 月 15 日)。「オープンマイクロファブリケーテッド高密度ピコリットルリアクターでのゲノムシーケンシング」。Nature . 437 ( 7057 )。Nature Publishing Group: 376–380。Bibcode : 2005Natur.437..376M。doi : 10.1038/nature03959。PMC 1464427。PMID 16056220。 {{cite journal}}: CS1 maint: 数値名: 著者リスト (リンク)

[1] Hollmer, Mark (2013年10月17日). 「Roche、遺伝子配列解析への注力を減らすため454 Life Sciencesを閉鎖へ」Fierce Biotech。

[2] Park, Andrea (2022年2月15日). 「Quantum-Siが創業者で医療技術の起業家でもあるロスバーグ氏を暫定CEOに任命」Fierce Biotech . 2022年2月22日閲覧。

[3] Totty, Michael (2005年10月24日). 「より良いアイデア」.ウォールストリートジャーナル. 2015年9月30日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2017年3月13日閲覧。

[4] ポラック、アンドリュー（2003年8月22日）。「同社、ウイルスの遺伝子を1日でマッピングしたと発表」ニューヨークタイムズ。

[nature_million-5] Green, Richard E.; Krause, Johannes; Ptak, Susan E.; Briggs, Adrian W.; Ronan, Michael T.; Simons, Jan F.; Du, Lei; Egholm, Michael; Rothberg, Jonathan M.; Paunovic, Maja; Pääbo, Svante (2006 年 11 月)。「ネアンデルタール人の DNA の 100 万塩基対の分析」。Nature。444 ( 7117 ) : 330–336。Bibcode : 2006Natur.444..330G。doi : 10.1038 /nature05336。PMID 17108958。

[6] 「ロシュ - ロシュが454ライフサイエンスを買収し、超高速遺伝子シーケンシングにおけるプレゼンスを強化」。2012年8月29日時点のオリジナルよりアーカイブ。2012年11月14日閲覧。

[7] 「ロシュ、買収で454のシーケンシング技術を獲得」FierceBiotech 2007年3月28日。

[8] 「ロシュ社が454の廃止を決定し、顧客は他のプラットフォームへの移行を計画」2013年10月22日。

[9] Wheeler, DA; Srinivasan, M.; Egholm, M.; Shen, Y.; Chen, L.; McGuire, A.; He, W.; Chen, YJ; Makhijani, V.; Roth, GT; Gomes, X.; Tartaro, K.; Niazi, F.; Turcotte, CL; Irzyk, GP; Lupski, JR; Chinault, C.; Song, X.-Z.; Liu, Y.; Yuan, Y.; Nazareth, L.; Qin, X.; Muzny, DM; Margulies, M.; Weinstock, GM; Gibbs, RA; Rothberg, JM (2008). 「大規模並列 DNA シーケンシングによる個体の完全ゲノム」. Nature . 452 (7189): 872–876. Bibcode :2008Natur.452..872W. doi : 10.1038/nature06884 . PMID18421352 .

[10] 「Project Jim: Watson の個人ゲノムが公開される」。2008 年 11 月 21 日時点のオリジナルよりアーカイブ。2007年6 月 16 日閲覧。

[11] Karl, V; et al. (2009). 「次世代シーケンシング：基礎研究から診断まで」.臨床化学. 55 (4): 41–47. doi : 10.1373/clinchem.2008.112789 . PMID 19246620.

[12] 「454 Life Sciences が新しいベンチトップシーケンサーを発表。2010 年に向けて 1,000 bp の読み取りを含むゲノムシーケンサー FLX システムへの大幅な改善」 (プレスリリース)。454 Life Sciences。2009 年 11 月 19 日。2011 年 11 月 15 日時点のオリジナルよりアーカイブ。2009年11 月 19 日閲覧。

[13] Zheng, Z; et al. (2010). 「微量の出発物質を使用した滴定不要の大規模並列ピロシークエンシング」Nucleic Acids Res . 38 (13): e137. doi :10.1093/nar/gkq332. PMC 2910068 . PMID 20435675.

[14] King, C; Scott-Horton, T. (2008). 「パイロシークエンス: 正確な遺伝子型判定のための簡単な方法」J Vis Exp (11). doi :10.3791/630. PMC 2582836 . PMID 19066560.

[454Nature2005-15] ^ Margulies, Marcel ; Michael Egholm; 共著者 54 名 (2005 年 9 月 15 日)。「オープンマイクロファブリケーテッド高密度ピコリットルリアクターでのゲノムシーケンシング」。Nature . 437 ( 7057 )。Nature Publishing Group: 376–380。Bibcode : 2005Natur.437..376M。doi : 10.1038/nature03959。PMC 1464427。PMID 16056220。 {{cite journal}}: CS1 maint: 数値名: 著者リスト (リンク)