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le séquençage de l'ADN et ses applications
olivier ezratty conseil en stratégies de l’innovation, amateur en génomique
[email protected], http://www.oezratty.net, @olivez Web2day, Nantes, 3 juin 2015
questions clés
à quoi sert l'ADN ?
comment fonctionne le séquençage de l'ADN ?
combien ça coute ?
quelles sont les startups du séquençage ?
applications du séquençage et du génotypage ?
source : Anatomy & Physiology, http://cnx.org/content/col11496/1.6/
le fonctionnement de l’ADN dépend (notamment) de trois liaisons chimiques clés
liaison phosphore-oxygène à
haute énergie
693 kJ/mol
liaisons oxygène -hydrogène et azote-hydrogène à basse énergie A:T = -54.5 kJ/mol G:C = -87.9 kJ/mol
mitochondries
nucléole
noyau
ribosomes (petits points)
cellule animale
appareils de golgi
endoplasme
fibres de chromatine
Histone, nucléosome et nucléofilaments
double hélice ADN
chromosome (pendant la métaphase)
télomères
boucles de chromatine
sélection extraction découpage
multiplication
sauf dans certaines méthodes de troisième
génération
séquençage lecture exploitation
reconstitution du puzzle
méthode de Sanger 1975-2004
Amorce (primer)
Séquénase (ADN polymérase)
amorçage
polymérisation
fin de polymérisation
dénaturation
tri par taille sur gel
Petits brins (terminaisons proches
de l’amorce)
Grands brins (terminaison éloignée
de l’amorce)
2 à 4h, 50°C
15 mn
5,1 microns
surface d’une unité de détection : 5,1 micron ^2, ce qui donne 38444 unités par mm2 Le chipset de production fait 17,5*17,5mm ce qui donne 306,25*38,4K = 11,7 millions d’unités.
Thermo Fisher Ion Proton
génome de référence
résultats du séquençage
chaque ligne est un brin d’ADN reconstitué par réassemblage. Ils sont
alignés par logiciel.
polymorphisme
polymorphisme
erreur de séquençage
Société Création Pays Levées de fonds Technologie Génération Status
Geniatech 2009 USA 10 Nanopores 3GAcquis par Roche en 2014, pas encore en
production
Bionano Genomics 2003 USA 102 Nano channels arrays 3G Technologie disponible
Nabsys 2004 USA 84 Solid-state 3G Toujours pas disponible.
Genapsys 2010 USA 45,5 Nanopores 3G Toujours pas disponible.
Quantapore 2009 USA 35 Nanopores, optical readout 3G Toujours pas disponible.
Gnubio 2009 USA 23 Microfluidique 3G Acquis par Bio-Rad Labs en avril 2014
Stratos Genomics 2007 USA 21 Sequencing by Expansion (SBX) 3G Roche a investit dedans.
Genia Technologies 2009 USA 10,4 Nanopores 3G Toujours pas disponible.
ZS Genetics 2005 USA 2,4 Microscopie électronique 3G Toujours pas disponible.
QuantuMDx 2008 USA 22 Nanowires arrays 3G Toujours pas disponible.
Oxford Nanopore 2005 UK 270 Nanopores, electro-readout 3G Très bientôt disponible
Helicos Biosciences 2003 USA 10 Single molecule sequencing 3G IPO en 2007, Chapter 11 en cours
SeqLL 2013 USA 1 Single molecule sequencing 3GAchète l'IP de Helicos Biosciences en
2014.
VisiGen 2004 USA ? Parallel single molecule sequencing 3GAcquis par Life Technologies en 2008 et
abandonné.
Ion Torrent 2007 USA 50 Semiconductor and microwells 3G
Acquis par Life Technologies en 2010,
abandon du séquencage complet du
génome humain
Agencourt Personal Genomics ? USA ? Ligation (SOLID) 2G
Acquis par Allied Biosystems en 2006, qui
a lui-même fusionné avec Invitrogen en
2008 pour créer Life Technologies
Life Technologies Corp 2008 USA ? Starlight Quantum dots 3G
Acquis par Thermo Fisher Scientific en
2014, issu de la fusion de Applied
Biosystems et Invitrogen
Thermo Fisher Scientific 2006 USA ? NanoDrop 3GFusion de Thermo Electron Corporation
et Fisher Scientific
Illumina 1998 USA N/A Ligation 2G70% du marché des séquenceurs de
génome complet en 2014
Solexa 1997 UK 172 Oligo ligation 2G Acquis par Illumina en 2007
Base4 2012 UK ? Single molecule sequencing 3G Toujours pas disponible.
454 Life Sciences 2000 USA ? Fluorescence 2GAcquis par Roche en 2007. Technologie
abandonnée en 2014.
mort
dispo
pas dispo
génotypage séquençage
données générées variantes standards
d’un nucléotide dans les
gênes
séquences complets
d'ADN avec éventuel
focus sur des gênes ou
des exons
coût en 2015 < $100 > $1000
usages test de paternité
police scientifique
tests prénataux
compatibilité
pharmacologique
tests plus précis sur
risques pathologiques
recherche
avantages rapide
pas cher
lent
plus fiable
inconvénients moins fiable plus couteux
à venir…
eugénisme
guérir des cancers
traiter des maladies rares
lutter contre le vieillissement
créer des OGM plus sûrs
petite bibliographie
Molecular and Cells Biology for Dummies (René Fester Fratz)
Cell and Molecular Biology, 6th edition (1465 pages !)
The Myth of Junk DNA (Jonathan Wells)
http://biochemical-pathways.com/#/map/2
http://www.wired.com/2015/03/gene-sequencers/
http://www.medgadget.com/2015/03/nanopore-dna-sequencing-and-raspberry-pi-combine-for-real-time-environmental-studies.html
http://www.oezratty.net/wordpress/2012/technologies-sequencage-genome-humain-1/
http://www.oezratty.net/wordpress/2015/derive-exponentielles-3/
http://www.ipc.nxgenomics.org/newsletter/no11.htm