Menu
Ovan: © The Scientist Staff
Vi känner till det gamla talesättet: nödvändighet är uppfinningens moder. Tja, 2020 har visat oss att en global pandemi är en allvarlig moder. Vanligtvis fokuserar vår tävling Top 10 Innovations på laboratorieteknik, verktyg som är utformade för att utforska den grundläggande biologins mysterier. Men när biologerna vände sig till att förstå SARS-CoV-2 förändrades innovationslandskapet i enlighet med detta, med nya verktyg som utvecklades och befintlig teknik som anpassades för att ta itu med pandemin. I år har vi därför i The Scientist en årlig tävling om uppfinningar som syftar till att förstå och i slutändan lösa COVID-19-problemet.
I våra oberoende juryns val av 2020 års tio främsta innovationer ingick grundläggande laboratorieteknik – såsom en proteomanalysator för enstaka celler och en gen-syntetiserare på skrivbordet – tillsammans med pandemifokuserade produkter, bland annat ett snabbt COVID-19-test, ett verktyg som kan fånga upp antikroppsprofiler från blodplasma hos coronaviruspatienter i konvalescens och en plattform för att karaktärisera glykaner i det spikprotein som sitter på SARS-CoV-2:s yta. Konkurrensen bland de fantastiska bidragen var så hård att årets topp 10 faktiskt innehåller 12 produkter, tack vare ett par oavgjorda resultat.
Och hur utmanande 2020 än har varit för oss alla har detta tumultartade år gett upphov till lovande produkter och tillvägagångssätt för att belysa den komplexa biologiska världen. Och ännu mer än så har 2020 visat att forskarsamhället, när det står inför ett gemensamt problem, kan anta utmaningen och gå samman för att fokusera om, forska och förnya. Här presenterar The Scientist de verktyg och tekniker som utgör årets tio främsta innovationer.
I slutet av mars anordnade bioteknikföretaget AbCellera en telefonkonferens med 40 forskare för att gå igenom de uppgifter som de hade samlat in om potentiella antikroppar mot SARS-CoV-2. Genom att använda AbCelleras mikrofluidik med hög kapacitet och verktyg för analys av enstaka celler för att undersöka prover från COVID-19-patienter hade företagets team dechiffrerat de genetiska sekvenser som kodar för hundratals antikroppar som skulle kunna behandla sjukdomen. Det var dock mödosamt att sålla igenom alla dessa data för hand, så teamet matade in dem i Celium, ett datavisualiseringsverktyg som korsar mer än en miljon högkvalitativa datapunkter för dessa antikroppar för att avslöja vilka av dem som skulle kunna fungera bäst hos patienterna som en potentiell terapi. I realtid, under samtalet, använde forskarna Celium för att undersöka dessa relationer och hitta den antikropp LY-CoV555 som månader senare gick in i kliniska prövningar som en möjlig COVID-19-behandling, säger Maia Smith, ansvarig för datavisualisering på AbCellera och skapare av Celium. ”Jag tror att det säger lite allt.”
Före Celium kom ut på marknaden 2017 fick forskare som arbetade med AbCellera för att hitta antikroppar tillbaka komplexa kalkylblad med data som var svåra att navigera, och det var svårt att veta var man skulle börja, säger Smith. Med Celium presenteras data i ett visuellt format och verktyget ”hjälper dig att identifiera rätt molekyl för dina behov”, säger Fernando Corrêa, proteiningenjör vid Kodiak Sciences i Palo Alto, Kalifornien, till The Scientist. Han har samarbetat med AbCellera för att identifiera antikroppar för att behandla näthinnesjukdomar och säger att företagets paket med mikrofluidik, analys av enstaka celler och verktyg för datavisualisering ”effektiviserar processen för upptäckt av antikroppar på ett användarvänligt sätt.”
KAMDAR: ”AbCelleras svar på pandemin understryker den verkliga kraften hos Celium-plattformen i skärningspunkten mellan biologi och AI för att göra nya antikroppsupptäckter i en rasande fart.”
Abbott ID NOW COVID-19 Test
Sedan 2014, Abbott ID NOW-systemet har hjälpt läkare att upptäcka influensa A och B, streptokocker A, respiratoriskt syncytialvirus (RSV) och senast SARS-CoV-2 på mindre än 15 minuter. Apparaten, som är av brödroststorlek, fungerar genom att värma upp näsans prover i en sur lösning som bryter upp virusens hölje och exponerar deras RNA, som ID NOW amplifierar vid en konstant temperatur i stället för de uppvärmnings- och nedkylningscykler som PCR-maskiner använder. COVID-19 ID NOW-testet, som fick nödtillstånd av den amerikanska läkemedelsmyndigheten i slutet av mars, var ett av de första testerna som var tillgängliga för allmänheten i USA.
Norman Moore, Abbotts chef för vetenskapliga frågor om infektionssjukdomar, säger att testets korta leveranstid är avgörande för att stoppa spridningen av virus. ”Man är mest smittsam tidigt – och om vi inte har det resultatet i tid, vad hjälper det om ett molekylärt test kommer tillbaka två veckor senare?” säger han till The Scientist.
Med mer än 23 000 ID NOW-apparater i bruk i USA, främst på akutmottagningar och apotek, säger Moore att hans team håller på att utveckla tester som är kompatibla med plattformen för andra infektionssjukdomar, till exempel sexuellt överförbara infektioner.
J.D. Zipkin, chefsläkare på GoHealth Urgent Care, som samarbetat med San Francisco International Airport för att administrera ID NOW COVID-19-testet till resenärer, kallar testet för en förändring. ” tog en plattform som redan är riktigt bra på att upptäcka mycket specifika sjukdomstillstånd och tillämpade den på det största pandemiska behovet som vi har i det här landet”, säger han.
ID NOW-plattformen kostar 4 500 dollar och varje COVID-19-test kostar 40 dollar.
CRUICKSHANK-QUINN: ”Möjligheten att få COVID-19-testresultat från ett svabbprov från halsen eller näsan på mindre än 15 minuter kan ge sjukhus, skolor eller andra institutioner möjlighet att snabbt testa personer för att avgöra vilka som skulle behöva isolera sig själva hemma. Eftersom den är lätt och bärbar kan den användas på fältet och på mobila platser som drive-thru-testplatser.”
BioLegend TotalSeq™-C Human Universal Cocktail v1.0
Under 2017 publicerade forskare från New York Genome Center ett nytt tillvägagångssätt, CITE-seq, som gör det möjligt för forskare att utvärdera proteiner i enskilda celler samtidigt som de utför transkriptomik av enskilda celler. CITE-seq fungerar genom att antikroppar kopplas till oligonukleotider som så småningom kan sekvenseras för att avslöja om målproteiner var närvarande och kopplade till sina motsvarande antikroppar. Biovetenskapsföretaget BioLegend licensierade CITE-seq och utvecklade TotalSeqTM-C Human Universal Cocktail v1.0, en samling av 130 oligolänkade antikroppar för massiv screening av cellytproteiner i enskilda celler, för användning på en sekvenseringsplattform för enskilda celler från 10X Genomics.
I motsats till proteomikmetoder som bygger på visuell bedömning av märkta proteiner, ”finns det ingen teoretisk gräns längre för hur många proteiner du kan ,” säger BioLegends chef för proteogenomik Kristopher ”Kit” Nazor, och tillägger att företaget redan arbetar för att utöka antalet antikroppar som ingår i cocktailen. ”Det ökar möjligheterna till opartisk upptäckt enormt.”
”Det är banbrytande på många sätt”, säger immunologen och genomikern Alexandra-Chloé Villani från Massachusetts General Hospital, Harvard Medical School och Broad Institute of MIT and Harvard University. Liksom många andra forskare har Villani, som är en av samordnarna av segmentet för immunceller i Human Cell Atlas, i år valt att studera COVID-19. Hon har redan använt BioLegends cocktail, som lanserades i början av augusti till ett pris av 5 350 dollar för fem flaskor för engångsbruk, för att analysera blodprover från nästan 300 patienter som testat positivt för SARS-CoV-2.
”När man har ytprotein och RNA i samma cell hjälper det oss verkligen att få en mer detaljerad definition av de immunceller som är inblandade” i svaret på en infektion, säger Villani. ”Jag känner faktiskt många kollegor i USA och Europa som har använt samma panel för att analysera sina COVID-kohorter … vilket innebär att vi kommer att kunna kombinera alla våra data och jämföra. Och det är otroligt.”
MEAGHER: ”Detta är en riktigt fin sammanslagning av nästa generations sekvensering som en digital avläsning för sekvensstämpelkoder och stämpelkodningsteknik för enskilda celler för att möjliggöra kvantitativ proteomik för enskilda celler.”
Seven Bridges GRAF™
Upplämnandet av det mänskliga referensgenomet 2013 var ett enormt steg framåt för biologin, men när det gäller att faktiskt representera mänskligheten var det ganska kort. Våra genom är fulla av varianter som inte finns i referensgenomet, som byggdes upp utifrån ett litet urval av individer, främst av europeisk härkomst. För att ta hänsyn till människans genetiska mångfald har bioinformatikföretaget Seven Bridges utvecklat en genomisk analysplattform kallad GRAF som försöker inkludera alla möjliga iterationer av genetiska sekvenser på ett givet ställe. Den resulterande GRAF/Pan Genome Reference är ett diagram över de kända varianterna vid särskilda punkter i genomet, snarare än en linjär referenssekvens. När genomen anpassas till GRAF-referensen missas därför inte eventuella deletioner, insättningar, polymorfismer av en enda nukleotid eller andra variationer, vilket de skulle kunna göra när de anpassas till det linjära referensgenomet.
Med målet att öka närvaron av underrepresenterade grupper i den genomiska forskningen meddelade Seven Bridges i juni att akademiska forskare skulle få gratis tillgång till deras arbetsflöde för upptäckt av generiska varianter GRAF och GRAF/Pan Genome Reference. ”Det här är det första arbetsflödet i produktionsklass som innehåller information om härstamning och mångfald i det mänskliga genomet för att ge förbättrade varianter och anpassning”, säger företagets vetenskapliga chef Brandi Davis-Dusenbery.
”Förhoppningen är att man genom att ta hänsyn till denna komplexitet i analysen kommer att se saker som man missat”, säger Bruce Gelb, direktör för Mindich Child Health and Development Institute vid Icahn School of Medicine vid Mt Sinai. ”Den idén har funnits i några år, men ingen före Seven Bridges har tillämpat ett grafbaserat tillvägagångssätt som är praktiskt genomförbart. De är de första som gör det.”
Gelb har använt GRAF-plattformen för att söka efter varianter som är relaterade till medfödda hjärtfel och jämfört dessa varianter med vad som dyker upp när han använder traditionella sekvensanalyser. Hittills, säger han, verkar det som om GRAF identifierar vissa varianter som annars skulle ha förbisetts.
CRUICKSHANK-QUINN: ”Det faktum att Seven Bridges GRAF görs fritt tillgängligt för akademiska institutioner kommer säkerligen att bana väg för precisionsmedicin genom att möjliggöra forskningsframsteg i underrepresenterade populationer utan att akademiska forskare behöver kämpa med kostnader.”
OXGENE TESSA
En central utmaning när det gäller att leverera genterapier till patienters celler är kostnaden för att framställa adeno-associerat virus (AAV), en vanlig vektor för intressanta gener, säger Ryan Cawood, vd för det brittiska bioteknikföretaget OXGENE. ”Den första AAV-genterapiprodukten som godkändes i EU kostade en miljon pund per dos”, säger han. ”Om man ville behandla en sjukdom som kunde tillämpas på tusentals människor kunde man helt enkelt inte tillverka tillräckligt många av dem till en kostnad som skulle göra det lönsamt.”
För närvarande, säger Cawood, transfekteras partier av odlade mänskliga celler med flera plasmider för att förmå dem att tillverka AAV-vektorer som innehåller en utvald gen. Men plasmiderna är dyra att tillverka och transfektionsprocessen är inte särskilt effektiv. Däremot inducerar infektion med adenovirus på ett naturligt sätt cellerna att aktivera replikering av AAV-vektorer. Problemet är att adenovirusen också replikerar sig själva och kontaminerar den resulterande AAV-produkten. För att komma runt detta problem har OXGENE utvecklat en genetisk brytare som stänger av ett adenovirus aktivitet halvvägs genom livscykeln i en cell, så att cellen programmeras för att producera AAV-partiklar men inte för att göra adenovirus. ”När viruset går in får man bara ut AAV, man får inte ut något mer av adenoviruset igen”, säger Cawood. Företaget började sälja sin virala vektor av forskningskvalitet, som det kallar TESSA, i september och planerar att börja erbjuda material av klinisk kvalitet nästa år, tillägger han. Kostnaden för den forskningsklassade vektorn börjar på 5 000 pund och beror på storleken på det parti celler som ska infekteras.
BLAINEY: ”Stödjer översättning av genterapier. Demonstrerar det biotekniska värdet av biologisk ingenjörskonst.”
Codex DNA BioXp™ 3250 System
Bioteknikföretaget Codex DNA släppte BioXp™ 3250-systemet i augusti 2020 som en uppföljning av BioXp™ 3200, som släpptes 2014. Den automatiserade plattformen för on-demand DNA-montering och amplifiering gör det möjligt för forskare att syntetisera gener och genomer snabbare än någonsin, med potential att påskynda utvecklingen av vacciner, diagnostik och behandlingar, säger Peter Duncan, chef för produkthantering på Codex DNA. Utrustningen kan användas på cancerceller eller en mängd olika smittämnen, inklusive SARS-CoV-2.
Och utan BioXp™ 3250 eller dess föregångare måste laboratorier som vill syntetisera DNA-fragment, kloner eller hela genomer skicka ut prover för att behandlas av en tredje part. Förutom att det måste hanteras med transitering kan en sådan behandling ta veckor eller månader. Med BioXp™ 3250, som kostar 100 000 dollar, kan DNA-sekvenser med en längd på upp till 7 000 baspar sättas samman på några dagar med en knapptryckning.
Istället för att behöva koda genetiska manuskript på en dator för specifika experiment kan kunderna beställa en modul som kommer inom cirka två dagar, redo att användas. Modulen har en streckkod som innehåller all nödvändig information; när den skannas av apparaten laddas instruktioner för att syntetisera det önskade DNA:t upp. En laboratorietekniker behöver bara sätta in modulen i enheten och trycka på start, säger Duncan.
”BioXp har gjort det möjligt för oss att utföra enkla subkloningssteg handsfree”, säger Mark Tornetta, VP of Biologics Discovery vid Tavotek Biotherapeutics, till The Scientist i ett e-postmeddelande, där han beskriver hur laboratoriet använder enheten för att generera NGS-bibliotek. ”Alla dessa metoder på BioXP sparar oss tid och kostnader att utföra.”
BLAINEY: ”Demokratisering av gensyntes genom att placera kapaciteten i enskilda laboratorier för snabbare omloppstider och lägre kostnader vid hög genomströmning.”
IsoPlexis Single-Cell Intracellular Proteome
.png)
Single-Cell Intracellular Proteome-lösningen från IsoPlexis har vuxit fram ur flera laboratorier vid Caltech, som alla sökte bättre sätt att övervaka protein-protein interaktioner
i cancerceller med målet att utveckla riktade behandlingar. Med traditionella metoder som Western blot, masspektrometri och flödescytometri kan endast ett par proteintyper spåras vid en viss tidpunkt. Med Isoplexis system, som lanserades i juli, kan forskarna övervaka 30 eller fler proteinvägar, med resultat tillgängliga samma dag.
Med tidigare teknik användes fosforylering för att identifiera de enskilda proteinernas funktion, utan insikt om hur de fungerar tillsammans. Single-Cell Intracellular Proteome avslöjar funktionen på samma sätt, men kan också ge kontexten för hela proteinsignalvägar, vilket avslöjar hur nätverket fungerar som helhet.
Om man förstår hela nätverket av cellulära vägar kan forskarna bättre förstå nedströmseffekterna av avvikande celler, säger Sean Mackay, vd och medgrundare av IsoPlexis. I cancer, tillägger han, hjälper detta tillvägagångssätt till att utvärdera effekten av riktade behandlingar, t.ex. antikroppsterapier eller småmolekylära läkemedel.
”Sådana vägar definierar i princip hur cellerna aktiveras, vilket är särskilt viktigt för cancer, där aktiverad fosfoproteinsignalering inte bara är ett kännetecken för cancer”, säger James Heath, som ledde Caltech-laboratoriet som skapade tekniken för åtta år sedan, ”utan också är ett huvudfokus för riktade hämmare.”
MEAGHER: ”Single-Cell Intracellular Proteome-lösningen använder innovativ mikrofluidik för att skala ner vad som ser ut som väletablerad ELISA-kemi ner till nivån för enskilda celler.”
GigaGen Surge
Vetenskapsmän har använt sig av följande intravenöst immunglobulin (IVIG) för att behandla immunbristande eller immunsupprimerade patienter och konvalescent plasma för att behandla infektionssjukdomar i mer än hundra år. Plasma är en av många behandlingar som nu prövas för COVID-19. Men biologiska prover från donatorer är inte de mest standardiserade terapierna. GigaGens Surge-plattform använder sekvensering av enstaka celler för att ”fånga och återskapa” bibliotek av antikroppar från bloddonatorer. För att skapa dessa bibliotek kör företaget blodprover från donatorer genom Surge-plattformen för att isolera enskilda antikroppsproducerande B-celler i mikrodroppar och extrahera det RNA som kodar för antikropparna. Från dessa genetiska sekvenser kan de skapa en ”blåkopia av personens immunsystem”, säger GigaGens vd David Johnson.
Företagets forskare väljer sedan ut några av dessa antikroppar för att konstruera dem i däggdjursceller för att skapa en rekombinant antikroppsbehandling, som enligt GigaGen är mycket effektivare än konvalescentplasma eller IVIG, baserat på in vitro-experiment och tester i djurmodeller. GigaGen planerar för närvarande inte att sälja Surge, utan har använt plattformen för att utveckla behandlingar för cancer, immunbristsjukdomar och, senast, COVID-19. GigaGen hoppas kunna inleda kliniska prövningar av sin COVID-19-behandling, som använder mer än 12 500 antikroppar från 16 donatorer, i början av 2021. Målet med Surge är att ”ta reda på immunsystemets komplexitet”, säger Johnson, och sedan skräddarsy antikroppsbehandlingar som framkallar det starkaste svaret.
Fred och Vicki Modell, som grundade Jeffrey Modell Foundation efter att deras son Jeffrey avled när han var 15 år gammal på grund av komplikationer till följd av primär immunbrist, säger att de har letat efter ett alternativ till IVIG, som ibland är otillräckligt och kan leda till biverkningar hos många patienter. Fred Modell säger att ”den största gåvan av alla är att de ger patienterna hopp”.
CRUICKSHANK-QUINN: ”Genom att kombinera mikrofluidteknik med emulsionsdroppar från en cell, genomik och proteinbiblioteksteknik kan denna antikroppsläkemedelsterapi, om den blir framgångsrik, revolutionera COVID-19-behandlingen och även behandlingen av många olika sjukdomar.”
10X Genomics Chromium Single Cell Multiome ATAC + Gene Expression
För några år sedan, lanserade 10X Genomics en test, ATAC-seq, för att identifiera områden med öppet kromatin i enskilda celler; Produkten fick en plats i The Scientist’s 2019 Top 10 Innovations. Enligt produktmarknadsföringschefen Laura DeMare dröjde det inte länge innan kunderna skrek efter mer, med återkoppling i stil med: ”’Det här är jättebra, men vi skulle verkligen vilja få information om genuttryck och ATAC-seq-information i samma cell'”. I september lanserade 10X Chromium Single Cell ATAC + Gene Expression, som skördar både epigenetiska och genuttrycksdata från enskilda kärnor.
Plattformen märker mRNA och öppna kromatinfragment från varje kärna med DNA-streckkoder, förklarar DeMare, och nukleinsyrorna amplifieras och analyseras sedan. ”Man kan börja koppla ihop vilka reglerande element i genomet som aktiverar eller avbryter gener”, säger hon. Det kostar cirka 2 400 dollar per reaktion för reagenserna och ett mikrofluidiskt chip.
Ansu Satpathy, immunolog vid Stanford University School of Medicine och tidigare postdoc till ATAC-seq-utvecklaren Howard Chang, säger till The Scientist att han använder den nya analysen för att undersöka effekterna av epigenetiska förändringar i samband med utmattning av T-celler i tumörprover som biopsierats från cancerpatienter. När T-cellerna är uttömda blir de mindre effektiva i kampen mot cancer, och ”vad vi gör nu med RNA- och ATAC-metoden i kombination är att fråga: Hur reglerar var och en av dessa molekylära växlar gener som leder till detta dysfunktionella resultat i cellen?”. Satpathy säger.
KAMDAR: ”Detta tillvägagångssätt möjliggör för första gången samtidig profilering av epigenomet och transkriptomet från samma enskilda cell, vilket möjliggör en bättre förståelse av cellens funktionalitet.”
10X Genomics Visium Spatial Gene Expression Solution
Under de senaste åren har transkriptomik av enstaka celler gett en mängd information om genuttryck för enskilda celler och celltyper. Nu utvecklar 10X Genomics den nyare tekniken spatial transkriptomik, som ger hela transkriptomdata för bara en eller ett fåtal celler och avslöjar exakt var i ett vävnadsprov som genuttrycket äger rum. Visium Spatial Gene Expression Solution, som lanseras i oktober 2019, exponerar 55 mikrometer stora områden på 5 000 platser i ett vävnadsprov för mRNA-bindande oligonukleotider och överlagrar de resulterande genuttrycksdata med histologiska bilder.
Tekniken utvecklades och marknadsfördes ursprungligen av det svenska företaget Spatial Transcriptomics, som 10X Genomics förvärvade 2018. Därefter utvecklade 10X produkten vidare innan Visium lanserades förra året. Visium Spatial Gene Expression Solution, som säljs för 1 000 dollar per prov, har mindre och tätare fläckar – och fem gånger fler av dem – än när företaget ärvde den, säger Nikhil Rao, 10X Genomics chef för strategisk marknadsföring av den spatiala plattformen. Detta ökar upplösningen, förklarar han. ”Vi har också förbättrat känsligheten hos analysen dramatiskt, genom att kunna plocka upp tiotusentals unika molekylära identifierare per plats.”
Rao säger att många av Visiums användare fokuserar på neurovetenskap och studerar till exempel neurodegenerativa sjukdomar. Men produkten används också inom utvecklingsbiologi, onkologi och immunologi. Beräkningsbiologen Elana Fertig från Johns Hopkins University har använt Visium för att förstå hur en cancer kan motstå behandling. ”Genom att ha den rumsliga informationen om dessa celler kan man verkligen räkna ut de molekylära mekanismerna där de interagerar direkt, eftersom man kan se om cellerna interagerar fysiskt”, förklarar hon.
MEAGHER: ”Det här är en annan gräns inom biologin: inte bara enstaka celler eller få cellers genuttryck, utan nu kan man samla in genuttrycksdata med rumslig upplösning på några få cellers nivå.”
Inscripta, Inc. Onyx™ Digital Genome Engineering Platform
Samtidigt som CRISPR-baserad genomredigering har blivit en allmänt använd teknik i laboratorier över hela världen, finns det forskningsfrågor som kräver en skala av nukleotidfiffleri som kan vara besvärlig, om inte ohållbar, för vissa laboratorier. Inscripta Inc.’s Onyx™ Digital Genome Engineering Platform erbjuder en lösning – helt automatiserade genomtekniska bibliotek med hundratusentals enskilda redigeringar i mikrobiella genomer. Bänkskåpsapparaten, som lanserades i oktober 2019 och säljs för 347 000 dollar, gör det möjligt för användare att plantera önskade varianter i E. coli-bakteriernas och S. cerevisiae-jästens DNA, och instrumentet tar hand om resten.
Plattformen kombinerar allt från algoritmer för att optimera redigeringsprocessen till mikrofluidik för hantering av celler till själva reagenserna. ”Biologer behöver inte längre oroa sig för den tekniska optimeringen och kan gå vidare och fokusera på vilket problem som helst inom biologin nu”, säger Nandini Krishnamurthy, vice vd för applikationsutveckling på Inscripta.
Shelley Copley, molekylärbiolog vid University of Colorado Boulder, är en tidig testare av Onyx. Hon använder det för att undersöka effekterna av synonyma mutationer, dvs. mutationer som inte ändrar det resulterande proteinet, på fitness i E. coli. ”Höggenomförandedelen är avgörande för att kunna ta itu med detta”, säger hon. I stället för att försöka skapa varje mutation som hon vill undersöka en efter en kan Copley med Onyx generera alla 50 000 varianter. Hennes team kan sedan gå direkt till fitnessanalyserna. ”Jag känner inte till någon annan teknik som kan göra det.”
KAMDAR: ”CRISPR är ett kraftfullt verktyg för att redigera genomer och möjliggöra funktionella bedömningar som kan klarlägga orsakssamband och förbättra vår förståelse av genombiologin. Men dessa resultat kommer inte att uppnås utan att man övervinner ett antal tekniska och skalbarhetsmässiga utmaningar. Detta är vad Onyx Digital Genome Engineering Platform möjliggör.”
MOBILion SLIM
John McLean, en bioanalytisk kemist vid Vanderbilt University, vill veta exakt vad som finns i en gaspuff, ända ner till den sista lipidmolekylen i ett förångat blod- eller vävnadsprov. I åratal har han använt masspektrometri för att katalogisera föreningar i ett prov efter vikt. Ibland kan olika molekyler ha samma massa och samma atomsammansättning, vilket gör det svårt att skilja dem åt. Med jonrörlighetsseparation körs gasprover i meterlånga rör för att särskilja molekylerna efter form och struktur, vilket gör att massproblemet undviks. Men eftersom tekniken utformades för flera decennier sedan har den inte uppnått samma upplösning som masspektrometri. För att uppnå en liknande upplösning skulle instrumentet för jonseparation behöva ett 13 meter långt rör.
Att göra ett linjärt rör av den längden är opraktiskt på grund av begränsat utrymme i laboratoriet. Så för några år sedan började Richard Smith vid Pacific Northwest National Laboratory och hans kollegor fundera på hur man kan få joner att svänga runt hörn. Den diskussionen ledde till utvecklingen av MOBILions SLIM (Structures for Lossless Ion Manipulation), ett instrument med en 13 meter lång bana som skärs av i två kretskort som ryms i en 3 meter lång låda. SLIM ”avslöjar det osynliga”, säger Laura Maxon, MOBILions chef för affärsutveckling och företagsstrategi, ”utan att offra tid”. Denna första iteration av SLIM, som MOBILion började distribuera som en beta-version till samarbetspartners med tidiga användare under andra kvartalet 2020, är byggd för forskare i en akademisk miljö för läkemedel eller klinisk forskning. Priset är konkurrenskraftigt i förhållande till befintlig teknik, konstaterar hon, och företaget planerar att utforma instrumentet för användning i kliniken för att identifiera biomarkörer för sjukdomar.
”Det vi ser idag, från MOBILion om SLIM, är bara toppen av isberget”, säger McLean. ”Det finns mycket outnyttjad potential … ur analytisk synvinkel”, så ”folk bör verkligen förvänta sig enorma framsteg för denna teknik.”
BLAINEY: ”Jon-selektiv kromatografi är central för biokemin. En bra integrering av mikroelektronisk teknik med bioteknik. ”
DOMARE
Paul Blainey
Associerad professor i biologisk teknik vid MIT och en av de viktigaste medlemmarna i Broad Institute of MIT and Harvard University. Blaineys labb integrerar nya mikrofluidiska, optiska, molekylära och beräkningstekniska verktyg för tillämpning inom biologi och medicin. Gruppen betonar kvantitativa metoder för enskilda celler och molekyler, med målet att möjliggöra studier som genererar data som kan avslöja hur naturliga och konstruerade biologiska system fungerar i olika skalor. Blainey tog inte hänsyn till produkter som lämnats in av 10X Genomics i sin rangordning på grund av sina ekonomiska band till företaget.
Charmion Cruickshank-Quinn
Application scientist at Agilent Technologies.Previously, she was a postdoctoral fellow at the University of Colorado Denver – Anschutz Medical Campus, a research fellow at National Jewish Health in Denver, and a graduate student at the State University of New York at Buffalo, where she worked in the instrument center.
Kim Kamdar
Managing partner at Domain Associates, a healthcare-focused venture fund creating and investing in biopharma, device, and diagnostic companies. She began her career as a scientist and pursued drug-discovery research at Novartis/Syngenta for nine years.
Robert Meagher
Principal member of Technical Staff at Sandia National Laboratories. Hans huvudsakliga forskningsintresse är utveckling av nya tekniker och anordningar för analys av nukleinsyror, särskilt tillämpade på problem inom infektionssjukdomar, biologiskt försvar och mikrobiella samhällen. På senare tid har detta lett till metoder för förenklad molekylär diagnostik av nya virala patogener som är lämpliga för användning på plats eller i utvecklingsländerna. Meaghers kommentarer representerar hans professionella åsikter men inte nödvändigtvis USA:s energidepartement eller USA:s regering.
Redaktörens anmärkning: Domarna tog hänsyn till dussintals bidrag som lämnats in av företag och användare för en mängd olika biovetenskapliga produkter. Domarpanelen utvärderade bidragen med endast grundläggande instruktioner från The Scientist, och dess medlemmar inbjöds att delta på grundval av sin förtrogenhet med life science-verktyg och -tekniker. Med undantag för Paul Blainey, som har ekonomiska band till 10X Genomics och därför inte tog hänsyn till det företagets produkter i sin rangordning, har de inga ekonomiska band till de produkter eller företag som deltog i tävlingen. I det här numret av The Scientist har eventuella annonser från vinnare som nämns i artikeln köpts efter det att våra oberoende domare valt ut de vinnande produkterna och hade ingen betydelse för tävlingsresultatet.