Chinas BGI sagt, dass es ein Genom für nur 100 Dollar sequenzieren kann

Sequenzer MGI

Mit der ursprünglich in den USA erworbenen Technologie will der chinesische Gengigant BGI Group die Genomsequenzierung billiger denn je machen und zum ersten Mal die 100-Dollar-Grenze durchbrechen.

Das Unternehmen aus Shenzhen sagt, dass die niedrigen Kosten mit einem 'extremen' DNA-Sequenzierungssystem möglich sein werden, das es anbieten will und das in der Lage ist, die Genome von 100.000 Menschen pro Jahr zu entschlüsseln.

Der Anspruch, heute an gemacht eine DNA-Technologie-Konferenz in Marco Island, Florida, könnte den Wettbewerb zwischen BGI und Illumina verschärfen, der kalifornischen Firma, deren schnelle Instrumente die Gensequenzierungsszene seit mehr als einem Jahrzehnt dominieren.

Ich denke, es gibt eine gewisse natürliche Skepsis, ob es wirklich wahr ist, sagt Stacey Gabriel, Direktorin der Genomikplattform am Broad Institute in Cambridge, Massachusetts. Aber wenn es 100 Dollar sind, wäre das um ein Vielfaches billiger. Es gibt ein wenig Aufregung, weil es seit ein paar Jahren keine große Sequenzierungsankündigung mehr gegeben hat.

Seit 2003 das erste menschliche Genom entschlüsselt wurde, sind die Kosten sprunghaft gesunken. Vor einem Jahrzehnt kostete die Entschlüsselung des Genoms einer Person rund 50.000 US-Dollar. Heute liegen die Kosten (hauptsächlich für Chemikalien) für die größten Sequenzierungszentren bei etwa 600 US-Dollar.

Um eine noch niedrigere Marke zu erreichen, wird das neue System von BGI einen Roboterarm und einen Raum voller chemischer Bäder und Bildgebungsmaschinen verwenden. Es wird später in diesem Jahr großen Zentren, die an der Kartierung der DNA großer Populationen oder an der Hochdurchsatz-Krebsforschung beteiligt sind, als kundenspezifische Einrichtung angeboten.

Diese Systeme würden für wirklich groß angelegte Populationsgenetik-Projekte mit einer Million Personen priorisiert, sagt Rade Drmanac, Chief Scientific Officer von Complete Genomics, einer Abteilung der BGI Group in San Jose, Kalifornien, die die neue Technologie entwickelt hat.

China-Rivalität

BGI wurde vor zwei Jahrzehnten während der Teilnahme Chinas am Human Genome Project gegründet. Seitdem hat es sich von einem Forschungsinstitut, das die DNA von Pandas und Reispflanzen entschlüsselt hat, zu einem weitläufigen Konglomerat entwickelt, das in den Bereichen Klonen von Tieren, Gesundheitstests und Auftragsforschung tätig ist.

Obwohl BGI keine Kunden für das als DNBSEQ-TX bekannte System bekannt gegeben hat, könnte die 100-Dollar-Behauptung Bedenken aufkommen lassen, dass die USA einen technologischen Vorsprung verloren haben könnten, indem sie das chinesische Unternehmen 2012 Complete Genomics erwerben ließen.

Complete war ein sich abmühendes Startup, das Innovationen von Drmanac verfolgte, einem serbischen Emigranten mit einer Geschichte cleverer Ideen für die DNA-Sequenzierung. Aber das Unternehmen benötigte mehr Investitionen und konnte noch nicht mit Illumina konkurrieren, also akzeptierte es das Angebot von BGI zum Kauf von Rabattbehältern in Höhe von rund 120 Millionen US-Dollar.

Damals versuchte Illumina, den Deal aufzulösen, und verglich die Transaktion mit dem Verkauf von China Formel für Cola . Sie beantragte beim Handelsministerium, die Übernahme aus Gründen der nationalen Sicherheit zu blockieren, und verwies auf das Risiko, dass ein ausländisches Unternehmen an die DNA-Daten von Amerikanern gelangt.

Der Deal kam jedoch zustande, trotz der Versuche von Illumina seinen engsten Konkurrenten eliminieren, wie BGI-Führungskräfte es ausdrückten.

Die beiden Unternehmen drängen und parieren weiterhin mit Patentklagen. Jeder beschuldigt den anderen, proprietäre Technologie zu verwenden, und bis letzte Woche hatte BGI nicht angeboten, seine Instrumente auf dem US-Markt zu verkaufen. Es hat eine bestehende Aufstellung von vier Produktmodelle, die bis zu 1 Million Dollar kosten und von einer Tochtergesellschaft namens verkauft werden MGI .

Wie es funktioniert

Die moderne ultraschnelle Sequenzierung arbeitet durch Synthese. Das heißt, das Genom einer Person wird in Milliarden kurzer DNA-Abschnitte zerlegt und auf der Oberfläche eines Chips festgehalten. Dann werden frische chemische DNA-Buchstaben hinzugefügt, die sich entlang dieser Fragmente paaren. Der Prozess baut nach und nach passende Stränge genetischer Informationen auf oder synthetisiert sie.

Durch die Erkennung der Reihenfolge, in der Buchstaben hinzugefügt werden, bestimmen die Maschinen die Reihenfolge dieser Milliarden von Fragmenten. Die Daten werden dann auf einem Computer wieder zusammengesetzt, um eine vollständige Karte des Genoms einer Person zu erstellen.

Mit seiner eigenen Version der Sequenzierung durch Synthese führte Illumina 2014 ein Genom im Wert von 1.000 US-Dollar ein drei Jahre später behauptete es, es könne die Preise schließlich auf 100 Dollar senken. Aber das hat es noch nicht getan.

Das Unternehmen hat Ausschau gehalten, wann wir glauben, dass die Zeit reif ist, sagte CEO Francis deSouza im vergangenen Jahr gegenüber Investoren.

Jetzt kann BGI derjenige sein, der die Preise festlegt. Im Februar begann ein Bostoner Startup, Nebula Genomics, Verbraucher einzuladen, sich sequenzieren zu lassen für nur 299 $ . Der niedrige Preis seines persönlichen Genomangebots ist möglich, weil Nebula Wangenabstrichproben zur Entschlüsselung an ein BGI-Labor in Hongkong schickt.

In den letzten fünf Jahren wurden die Kosten für die Genomsequenzierung auf 1.000 US-Dollar gehalten. Ich glaube nicht, dass das an der technologischen Stagnation liegt, sondern daran, dass Illumina ein Monopol hat, sagt Dennis Grishin, Mitbegründer von Nebula.

Die Kostenreduzierung im BGI-System wird durch die Verwendung eines riesigen Chips in Frisbee-Größe erzielt, dessen Elemente nur 500 Nanometer voneinander entfernt sind, und durch den Einsatz eines Roboterarms, um den Chip in wiederverwendbare chemische Bäder einzutauchen. Durch das Eintauchen erhalten wir doppelt so viel DNA auf der Oberfläche und dreimal weniger Reagenzienverbrauch, sagt Drmanac.

Das Prototypsystem hat keinen Listenpreis, da es nur für die größten Genetikzentren auf Bestellung gefertigt wird. Es wird drei volle Tage dauern, um einen Lauf abzuschließen, aber es werden 700 Genome auf einmal abgebaut, sagt Drmanac.

Unbegrenzte Sequenzierung

Es ist nicht sicher, wie groß das Interesse an Drmanacs Supersequenzer sein wird. Laut Gabriel vom Broad Institute gibt es derzeit weder die Finanzierung noch die Nachfrage in den USA, dass ein Zentrum 100.000 Genome pro Jahr sequenzieren könnte.

Das könnte sich jedoch ändern, wenn eine große Initiative Gestalt annimmt. Beispielsweise beabsichtigt ein von den National Institutes of Health finanziertes Projekt All of Us, eine Gesundheitsdatenbank zu erstellen, die die Sequenz von einer Million freiwilliger Amerikaner enthält. Das Vereinigte Königreich sequenziert bereits 500.000 Menschen im Rahmen seines eigenen nationalen Programms.

Wenn die Genomsequenzierung noch billiger wird, könnte dies den Einsatz neuer Bluttests zur Früherkennung von Krebs und die Messung der Mikrobiome von Menschen (ihrer Darmbakterien) vorantreiben, Anwendungen, die ebenfalls auf der Hochdurchsatz-DNA-Sequenzierung beruhen. In China werden Versionen von Dramnacs Technologie bereits verwendet, um pränatale Tests an Millionen von Frauen durchzuführen.

In China gibt es 20 Millionen Neugeborene pro Jahr. Sehr schnell werden sie jede schwangere Frau untersuchen, sagt er. Ich möchte dies zu einer unbegrenzten Sequenzierung von Milliarden von Menschen führen.

BGI, die den Slogan Omics for all on verwendet seine Webseite , ist empfindlich, wenn es darum geht, in erster Linie als chinesische Operation angesehen zu werden, was sie in Handels- und nationale Sicherheitsstreitigkeiten verwickeln könnte.

Aber Drmanac sagt, es tut ihm nicht leid, dass Complete Genomics an BGI verkauft wurde, ein Unternehmen, von dem er sagt, dass es langfristig denkt und keine kurzfristige Wall-Street-Ansicht vertritt.

Ich bin ein Weltbürger und ein Wissenschaftler, der für das Wachstum der Wissenschaft kämpft, sagt er. Ich bin wirklich froh, dass wir uns mit BGI zusammengeschlossen haben, weil sie bestrebt sind, diese Technologie allen zugänglich zu machen. Sie wollen die großen Probleme lösen, die die Genomik lösen kann, und der einzige Weg ist, sie erschwinglich zu machen.

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