دورنمای تکنولوژی توالی یابی در سال 2017

سال جدیدی پیش روی ماست! از انجایی که کنفرانس J.P. Morgan یک هفته دیگر شروع می شود و کمی بعدتر هم نوبت AGBT خواهد بود. پس فرصت زیادیب رای پیش بینی وقایع نداریم، و از همین الان هم اعلان ها و فراخوان ها شروع شده اند. نکته ی کلیدی برای پیش بینی سال 2017، تغییر مدیریت سیاسی در ایالات متحده است. هر گونه تغییری در دولت مانند موجی در سیاست گذاری های علمی نفوذ می کند.

رییس جمهور منتخب بسیار غیر قابل پیش بینی است، بنابراین من به تمام پیش بینی های حتمی بی اعتمادم. اما با تغییرات احتمالی در سیاست های سازمان غذا و دارو، مالیات، مهاجرت و تجارت، سالی پر از غافلگیری در پیش رو خواهد بود. از آنجایی که اکثر  بحث های سیاسی، بجای روشن کردن مسیر ،بیشتر تنش ایجاد میکند! بنابراین در این مورد دیگر صحبت نمی کنم اما خب باید اشاره ای می کردم.

 

ایلومینا

illumina logoایلومینا رهبر بازار باقی خواهد ماند و به نظر می رسد بازار را به صورت انحصاری در اختیار داشته باشد، اما در نهایت آن درخشش سابق را نخواهد داشت. این نظریه ی مربوط به جیمز هادفیلد و دان کوبالت در حال پاگرفتن است که بازار توالی یابی به اشباع خواهد رسید. برای سطوح پایین بازار، ایلومینا در سال گذشته MiniSeq را معرفی کرد که البته شایعاتی در بازارهای پژوهشی حول آن منتشر شد. مباحثی حول زنجیره ی تامین و کیفیت ری اجنت ها بالا گرفت که از کمبود کیت های NextSeq گرفته تا مشکلاتی در رابطه باکیفیت کیت های 2*300 مربوط به  MiSeq را شامل می شد. مشکلات فنی منتسب به قسمت شیمیایی آمپلیفیکیشن، آشکار گشت که به اشتباهاتی در وظایف مربوط به بارکدها منتهی می شد. شایعاتی نیز به صورت پیوسته ای منتشر می شد مبنی بر اینکه ربات آماده سازی NeoPrep library  نتوانسته است تاییدات لازمه را کسب کند. ایلومینا مدیرعامل خود را در سال گذشته تغییر داد تا شاید سمت و سوی شرکت را تغییر دهد. نهایتا اینکه، ایلومینا به نظر می رسد، بیشتر بر سرمایه گذاری های جدیدش تمرکز کزده است: هلیکس (ژنومیکس فردمحور) و Grail (بایوپسی مایعات سرطانی).
تنها چیزی که ما قطعا می دانیم باید در ایلومینا به دنبال آن بگردیم ابزار جدیدی به نام کرم شب تاب است، یک وسیله ی غیر نوری توالی یابی مبتنی بر سنتز (a non-optical take on sequencing-by-synthesis) برای تولید یک جعبه ی کوچکتر و قابل حمل تر و ارزان تر! در یک اعلان عمومی، تاریخ شروع به کار کرم شب تاب در نیمه ی دوم سال 2017 اعلام شده است، گرچه می تواند تا سال بعدی میلادی هم به تاخیر بیفتد. بنابراین ایلومینا تحت فشار است تا از سیستم خود در  کنفرانس J.P. Morgan یا در AGBT رونمایی کند. آیا این فقط یک رونمایی عمومی خواهد بود یا نمونه های اولیه هم به کار گرفته خواهند شد یا آیا حتی ممکن خواهد بود که داده هایی هم به معرض نمایش درآید؟
اگر به اشباع شدن و پیشی گرفتن عرضه بر تقاضا در بازار معتقد باشیم، پس ایلومینا باید سعی کند که بهره برداری از HiSeq X5 و X10 را بهبود ببخشد و می تواند این کار را از طریق برداشتن تمام محدودیت های نوع نمونه ی ورودی به دستگاه انجام دهد.  
البته بسیار جالب خواهد بود پاسخ ایلومینا به افزایش روز افزون استفاده از تکنولوژی های توالی یابی با خوانش های بلند را ببینیم. تکنولوژوی  The Moleculo در واقع امر یک تکنولوژی با خوانش بلند نیست و به زیر 10 کیلوباز محدود شده است (در عمل اغلب اوقات 5 کیلوباز ). ایلومینا یا در نهایت تکنولوژی خوانش پیوسته ی خود را تجاری سازی خواهد کرد یا می رود بیرون و یکی از آن شرکت های دارای تکنولوژی خوانش پیوسته (iGenomiX، 10X Genomics یا Dovetail) را خواهد خرید.
ایلومینا می تواند به تناوب اعلام کند که از پژوهش به سمت کاربردی سازی یک گام جلوتر رفته و محصول دیگری شبیه Grail و هلیکس را معرفی کند

 

شرکت Pacific Biosciences

logo pacbio
از نقطه نظر پژوهشی PacBio واقعا شرکت شماره دو جهان است به خاطر استفاده روزافزون تکنولوژی های این شرکت برای ساختن اسمبلی های با کیفیت de novo حتی برای ژنوم های پیچیده. آنها اخیرا از سوی شریک خود یعنی Roche به شدت تحت فشارند تا محصول Sequel را راهی بازار و کلینیک ها کنند.  PacBio با رقابت شدیدی در بازار خوانش های بلند از سوی شرکت نانوحفره آکسفورد روبروست و باید از این بازار خود دفاع کند در حالی که به استراتژی شرکت درباره چرخش به سمت کاربردهای بالینی نیز پایبند باشد. من اینجا از موضع قبلی خودم مبنی بر پرهیز از بحث سیاسی دست می کشم. احتمال دارد که تغییرات در ریاست سازمان غذا و دارو باعث کاهش سخت گیری ها و موانع پیش روی آغاز تستهای آزمایشگاهی (LDT) شود که این مسئله بازار PacBio را متحول خواهد کرد.
بنابراین، نیازمندیهای PacBio در این رابطه عبارتند از تظاهر به تنگ بودن فضای ورود به تست های آزمایشگاهی و همزمان نشان دادن ارتقای مداوم عملکرد Sequel به منظور جلوگیری از کشش روز افزون بازار به سمت نانوپور آکسفورد. همانطور که قبلا گفتیم، بزرگترین مزیت PacBio نسبت به ONT تکنولوژی random error profile است و به همین خاطر برای کاربردهایی مانند اسمبلی de novo همچنان بازار وسیعی را در اختیار خواهد داشت.

 

Oxford Nanopore

Oxford Nanopore Technologies

آکسفورد به انتشار و معرفی دستاوردهای جدید در تکنولوژی هایش ادامه می دهد و انتظار داریم اخبار بسیاری حول ONT را در سال 2017 بشنویم. چالش شرکت آکسفورد مانند همیشه عمل به قولهای شگفت انگیزشان است. من قبلا مطلبی در رابطه با تردیدهای حول دستگاه PromethION نوشتم و این خطر که این پروژه تمام منابع مالی آنها را خواهد بلعید. سال 2017 می تواند نقطه عطفی در مورد پروژه PromethION باشد و به همه ثابت کند که آن نگرانی ها احمقانه بوده است. توییت های بسیار هیجان انگیزی در ماه پیش در مورد پروژه ی VolTRAX منتشر شد. امسال ما شاهد انتشار بازخوردهای کاربران در مورد این ابزار آماده سازی نمونه خواهیم بود. به همین ترتیب کیت های توالی یابی مستقیم RNA شروع به خودنمایی در توییتر کرده اند. موفقیت این کیت ها در شمار نوشته که ازمایشگاهها تولید می کنند، انعکاس خواهد یافت.
همچنین ONT می بایست تمرکز خود را بر جنبه های تجاری کار هم حفظ کند. کاهش زمان جوابدهی و قیمت ها هنوز هم فاکتور مهمی در رضایت مشتریان محسوب می شود. آنها همچنین قول داده اند که راه MinION را به سمت تبدیل شدن به یک دستگاه تشخیص بالینی ادامه خواهند کرد و این یک  قدم مهم در راه یافتن نانوپور به کلینیک ها می باشد. اما کاربرد بالینی مستلزم تضمین تامین مواد مصرفی برای طولانی مدت است که این امر با سرعت بالای ONT در گسترش مواد شیمیایی مورد استفاده در تضاد خواهد بود. گذشته از همه  اینها، در سال 2016 سه دسته ی مختلف از مواد و روش های شیمیایی توالی یابی DNA را در بازار دیدیم. آکسفورد احتمالا درگیر دعاوی های مالکیت معنوی باقی خواهد ماند، یکی که از سمت ایلومینا بود را از سر گذراند اما درگیر چالش دیگری با PacBio شد.

 

Roche/Genia

Genia

پلاتفرم نانوحفره ی Genia ی شرکت روش باعث پیشرفت های چشمگیری در حوزه انتشار مقالات در سال 2016 شد اما سوالاتی در مورد این که چه زمانی شرکت روش، این سیستم را رسما معرفی می کند، هنوز بی پاسخ مانده است. یک شروع موفق برای Genia برای تمام بازیگران فعلی بازار دردناک خواهد بود. زیرا منتشر کنندگان مقالات خواهان خوانش های بلند و اشتباهات بسیار پایین و رندوم و در عین حال قیمت پایین ری اجنت ها در یک دستگاه ساده هستند. البته تا زمانی که Genia واقعا شروع به کار کند و ما داده های منتشره و لیست قیمت ها را نبینیم، نمیدانیم دقیقا چه ویژگی هایی خواهد داشت.
یکی از موضوعات جالب جدید شکایت دانشگاه کالیفورنیا از بنیانگذار تکنولوژی Genia یعنی راجر چن است که ادعای سوء استفاده از مالکیت معنوی را کرده است. من تصمیم دارم آن موضوع را مفصلا در نوشته دیگری بیاورم. انتظار دارم که این درخواست به تغییراتی در جهت گیری های تجاری Genia  و اقای چن منتهی شود. گرچه من شک دارم که دانشگاه کالیفرنیا بخواهد این پروژه را با شکست روبرو کند زیرا تماشای موفقیت ان بسیار سودمندتر خواهد بود.

 

دیگر شرکت ها

NGScompanies
ناعادلانه ست که بخواهم تمام طرف های دیگر را در یک کاسه بزاریم اما دیگر توانی برای هیجان زدگی یا دیدن بقیه ی بازار ندارم. تکنولوژی SOLiD هنوز قابل تامل است. هر دو شرکت Ion Torrent و QIAGEN روی بازار پانل های هدفمند تمرکز کرده اند. تصمیم یون تورنت مبنی بر کنار گذاشتن تولید چیپ های توالی یابی تمام ژنوم انسان خیلی هم بد نبود چون واقعا بازار اشباع شده است. کیاژن بسیار مرموز است و به بازار پژوهشی کاملا بی علاقه است و تلاشی هم در جهت آشناسازی جهان با جزئیات ابزارهایش نمی کند. اخیرا این افتخار را داشتم که با یکی از مدیران SeqLL ناهار بخورم و شنیدم که با خوشحالی روی بازارهای خاص تمرکز کرده اند جایی که سادگی آماده سازی نمونه و نیاز به ورودی های بسیار اندک به آنها قدرت مانور بخشیده است.  من شنیدم که تکنولوژی ex-GnuBio در شرکت Bio-Rad هنوز زنده و سرپاست اما تا زمانی که معرفی نشود چیز زیادی در موردش نمی توان گفت. به همین ترتیب گفته می شود که هنوز بر روی بخش شیمیایی تکنولوژی شرکت GenapSys کار می شود اما تا قبل از رونمایی، چیستی آن یک معماست. شرکت های BGI و Complete Genomics هنوز هستند، گرچه BGI برای فروش دستگاه هایش در آمریکا  تا جایی که من می دانم تلاشی نکرده است. شاید بخاطر مسایل مالکیت معنوی. شرکت های دارای تکنولوژی مپینگ هم هستند مانند BioNano Genomics و Nabsys 2.0 که مکمل تکنولوژی های توالی یابی هستند. شرکت های بیشماری هم هستند که بسیار رمزآلود و در خفا هستند. امیدوارم که یکی از آنها در سال جدید خودش را آشکار کند تا زندگی برای من جذاب باقی بماند. اما تا آن روز چیزی برای گفتن نداریم.
من همچنین انتظار دارم که در سال 2017 پیشرفت های جذاب در حیطه ی توالی یابی ادامه یابد.  من خوانش های پیوسته را در بالا ذکر کردم که زمینه ی بسیار داغی دارد، اما روش های دیگری برای آماده سازی نمونه هم وجود دارند. در هر صورت من انتظار دارم سال 2017 سال بزرگی برای ژنومیکس باشد.