1

Biotechnological Product Innovation

Lecture 2&304-11/11/2013

Biotechnological Techniques &

Instruments InnovationDr. Vijitra Luang-In

Breakthrough Technique Innovations in Biotechnology

Sanger sequencing

Next Generation Sequencing (NGS)

สามารถอ�านลาด�บเบสได�ช�วง  1,000 ถ�ง   1,200 ค��เบส  ม�ข�อจาก�ดในการอ�านลาด�บเบสท��ยาวกว�าสองก!โลเบส

เทคโนโลย�เอ#นจ�เอส ถ�กสร�างข�$นเพ&�อหาลาด�บเบสแบบขนานท��ทาได�อย�างรวดเร#วและม�ประส!ทธ!ภาพ ทาให�ได�ข�อม�ลลาด�บเบสจานวน มหาศาลท��ม�ต�นท/นค�าใช�จ�ายท��

ถ�กลงกว�าการหาลาด�บเบสด�วยเทคโนโลย�ของแซงเกอร1

Next Generation Sequencing (NGS)

4

2010: 5K$, a few days?

2009: Illumina, Helicos40-50K$

Sequencing the Human Genome

Year

Log

10(p

rice)

201020052000

10

8

6

4

22012: 100$, <24 hrs?

2008: ABI SOLiD60K$, 2 weeks

2007: 4541M$, 3 months

2001: Celera100M$, 3 years

2001: Human Genome Project2.7G$, 11 years

Automated DNA Sequencing Machines

454 Roche ABI SOLiD

Illumina

Sequencing Chromatogram

Nanopore sequencing

The smallest and fastest DNA sequencer in the world (2013)!!!

http://www.popsci.com/science/article/2013-03/fastest-dna-sequencer

STATSPrice: Less than $1,000DNA Read Length: 70,000 base pairsHuman Genome Size: 3 billion base pairs

1) ใส�ต�วอย�าง ด�เอ#นเอบนช!ป ใส�ต�วอย�าง เล&อด จากผ��ป3วยหร&อ ด�เอ#นเอ บร!ส/ทธ!4 เข�าไปใน ช�องร�บ ขนาดเล#ก ภายใน อ/ปกรณ1ช!ป ซ!ล!กอ

นท��ม� เย&�อ บาง ๆ ท��ม�ร�ข/มขน เล#ก ๆ

2) Unzip ด�เอ#นเอ เอนไซม1 ส�งด�เอ#นเอ ผ�าน เย&�อห/�มเซลล1 nanopore จากน�$น unzips เส�น ค��ของด�เอ#นเอ และ ฟ8ด ปลายด�าน

หน��ง ลงไปใน ร� nanopore ซ��งประกอบด�วยช/ดของโปรต�น วงแหวน ท��ได�มาจาก เช&$อแบคท�เร�ย ม�เส�นผ�า ศ�นย1กลาง ด�านในของ ร�กว�างนาโนเมตร ( บางกว�า เส�นผมมน/ษย1 100,000 เท�า)

3) ข�ดขวางการไหลของอ!ออน ข�$วไฟฟ:าจะส�ง อ!ออน ให�ไหล ผ�าน nanopore ขณะท��เบสของด�เอ#นเอ As, Ts , Cs และ Gs ถ�กด�งผ�าน ผ�าน

คอของ ร� ม�น จะบล#อคอ!ออน และ ข�ดจ�งหวะ การไหลของอ!ออน เซ#นเซอร1บ�นท�กการรบกวน ทางไฟฟ:า ซ��งเบสแต�ละต�วให�ผลการบ�นท�กแตกต�างก�น

4) กาหนดลาด�บเบส ซอฟแวร1 ใน คอมพ!วเตอร1 ท��แนบมาจะว!เคราะห1ส�ญญาณไฟฟ:า ท��บ�นท�กไว�, ซอฟแวร1สามารถอน/มาน

เอกล�กษณ1และลาด�บของ เบส ในแต�ละ กล/�ม

5) ตรวจสอบ หาข�อผ!ดพลาด อ/ปกรณ1สามารถกาหนด ลาด�บของด�เอ#นเอท�$งสองสาย เพ&�อเพ!�ม ความแม�นยา มากข�$น

กลไกการทำ�างานของเทำคโนโลย� Nanopore

https://www.23andme.com/

นว�ตกรรมDNA sequencing kit

ประโยชน�จากผล�ตภ�ณฑ�

What's the gene that led to Angelina Jolie's double mastectomy? (May 2013)What is BRCA1?

• BRCA1 and BRCA 2 = BReast CAncer susceptibility gene 1&2• Tumor-suppressing genes.• In normal cells, those genes help stabilize the cell's DNA and

help prevent uncontrollable cell growth. • But harmful mutations in BRCA genes can lead to breast or

ovarian cancer.

What's the likelihood of getting breast or ovarian cancer if you have a BRCA mutation?

• Breast caner occurs in 12% of all women.• With a harmful BRCA mutation, the risk is 60-87%.• Ovarian cancer occurs in about 1.4% of women.• With a harmful BRCA mutation, the risk increases to 15-40%.

The operation doesn't carry a 100% guarantee. Women have other options, from a once-a-day pill to careful monitoring.

http://edition.cnn.com/2013/05/14/health/jolie-what-is-brca/index.html

http://www.innovation.org/index.cfm/FutureofInnovation/NextWaveofInnovation

Personalized Medicine (ยาเฉพาะบ"คคล)

แลว personalized medicine จะม�ประโยชนตอเราอยางไร?ผลจากความสามารถในการทานายวาคนไขจะม�การตอบสนองอย�างไรตอยา ทาใหคนไขม�โอกาสไดร�บยาท��เหมาะสมก�บต�วเองมากข�$น ประส!ทธ!ภาพในการร�กษากย�อมเพ!�มข�$นตามมา ซ��งจะชวยลดคาใชจา ยในการด�แลร�กษาส/ขภาพ ท/นเวลาการร�กษา, ลดอาการขางเค�ยงท�� อาจเก!ดข�$นจากยาและลดการไดร�บยามากเก!นความจาเปนลงได