Dna-transistor van IBM brengt genoom in kaart

Medewerkers van IBM's onderzoekslaboratoria hebben chips ontwikkeld waarmee dna-strengen zeer snel kunnen worden geanalyseerd. Het genetisch materiaal wordt door zeer kleine nano-poriën in de dna-transistors geleid en geïdentificeerd.

IBM ontwikkelde de chips, die het dna-transistors noemt, door met een elektronenstraal zeer kleine gaten of poriën in een silicium substraat te maken. Elke porie heeft een diameter van drie nanometer en IBM stelt voor een dna-streng door dit gat te leiden. Anders dan de apparatuur en methodiek die in laboratoria en ziekenhuizen wordt gebruikt, zou de dna-transistor-techniek van IBM zeer goedkoop zijn en het volledige genoom van individuen in kaart kunnen brengen. Dit zou onder andere tot op maat gemaakte medicijnen kunnen leiden.

Het dna wordt door de nano-poriën gevoerd, die in een membraan gemaakt zijn dat uit lagen metaal afgewisseld met isolerend diëlektrum bestaat. Door een spanning op de metalen laagjes te zetten, kan een elektrisch geladen dna-molecuul stapsgewijs door de nano-porie worden gevoerd. In theorie, en volgens een computermodel, zouden de dna-strengen zo nucleotide voor nucleotide door de porie gevoerd kunnen worden. Die nucleotiden, de bouwstenen van dna, kunnen vervolgens geïdentificeerd worden, zodat het genoom van individuen in kaart gebracht kan worden: het is de bedoeling op termijn de kosten tot onder de duizend dollar te laten dalen.

Reacties (57)

[Zxworld]

Krijg je dan zoiets
$zxworld="tagc ctga tacg ... "
een hele lange string

[YopY]

Krijg je dan zoiets
$zxworld="tagc ctga tacg ... "
een hele lange string

Waarschijnlijk met een bit array, je hebt maar 3 bits om de vier verschillende karakters in een DNA-string op te slaan, de overige 255 mogelijkheden (bij de standaars ASCII-karakterset, meer bij UTF-8 en dergelijke) bliljven onbenut (= inefficient) als je een string ervoor gebruikt.

Vervolgens kun je nog meer ruimte besparen door een 'root'-DNA string te nemen en alleen de verschillen van de te analyseren DNA-string te bekijken / op te slaan.

[Flowmo]

Breng de overheid niet op ideeën, straks worden die gegevens ook opgenomen in het paspoort...

Ik vind dit wel privacy gevoelig, omdat je dan een uniek kenmerk van personen op kan slaan in data, met alle gevolgen van dien mits het niet veilig wordt opgeslagen.

[GhostShinigami]

recentelijk is aangetoond in onderzoek dat DNA te faken is.(artikel staat volgens mij ergens op tweakers) in nep bloed kon aan de hand van opgeslagen dna info het dna "gefaked" worden in het bloed waardoor het afkomstig leek van die persoon..
dus theoretisch is het mogelijk iemand te frame met DNA bewijs (wat hedendaags nog als uitsluitend bewijs word gezien)

Erg knappe prestatie tho! dat zal wel wat onderzoek hebben gekost.
de toekomst zal ons leren of dit ook daadwerkelijk een voordeel zal opleveren (op maat gemaakte medicijnen enzo?).

[Reactie gewijzigd door GhostShinigami op 23 juli 2024 11:17]

[Thedr]

Dan krijg je dus DNA-Spoofing zeg maar

[4tro]

het feit dat je dagelijks overal je DNA rondstrooit zit je ook dwars?

veel plezier met je chemsuit =)

[Jeanpaul145]

Je opmerking raakt kant noch wal: hoewel het waar is dat je overal DNA achterlaat geldt dus hetzelfde voor elk ander individu op de planeet. Ik wens de overheid veel plezier alle DNA-dragende huidschilfers, haren etc te mappen aan haar burgers.

Dat gezegd hebbende, gezien de snelheid van technologie ontwikkeling en hetr feit dat het IBM's doel is het in kaart bengen van DNA voor minder dan 1000 dollar, zie ik hetgeen Zxworld zegt nog wel ns realiteit worden over een paar decennia

[Morrar]

DNA voor opsporingsdoeleinden is maar een kant van het verhaal; mensen denken vaak dat DNA het sluitende bewijs is, maar dit is inderdaad maar heel beperkt het geval. Menselijk DNA is overal en bij iedere plaats delict zal ook het DNA van vele mensen aanwezig zijn. Pas wanneer precies gekeken wordt welke sporen DNA waar vandaan komen, kan in sommige gevallen een redelijke reconstructie gemaakt worden. Maar de zekerheidspercentages van de match (vaak astronomisch hoog, zeg > 99%) betekenen niet dat je met dezelfde zekerheid kan zeggen wie de dader is. Dit kan alleen als er maar DNA van 1 persoon is op 1 cruciale plek...

Veel belangrijker vind ik echter de medische implicaties. Natuurlijk kan dit gebruikt worden voor betere medicijnen en een betere genetische "voetafdruk" voor bepaalde ziektes. Maar het kan daarmee ook misbruikt worden door bijvoorbeeld verzekeringen die je DNA profiel misbruiken voor het bepalen van je premie. Hoe er wordt omgegaan met dit soort gegevens is dus wel degelijk een belangrijk vraagstuk.

Verzekeringen inzage verbieden in dit soort gegeven is leuk, maar dat kunnen ze makkelijk omzeilen. Dat gebeurd nu immers ook met vertrouwelijke gegevens; verzekeringen stellen je vooraf gewoon vragen die je naar waarheid moet beantwoorden voor je een polis krijgt. Niet antwoorden is geen optiem, want dan heb je geen polis. En als je niet naar waarheid antwoord loop je het risico dat ze niet uitkeren als er wat gebeurd. Verzekeringen kunnen indirect dit soort gegevens dus gemakkelijk bemachtigen...

[FragNeck]

Overal waar je komt geef je DNA af.
Je haren die vallen, als je een keer niest, je zweet, je speeksel op glazen, noem maar op.

[Rob Coops]

Ja en, het opslaan van mijn specefieke DNA profiel is nog steeds niet iets wat een persoon zo maar even kan doen. Zelfs met een haar van mij lukt het maar heel erg weinig mensen en alleen met heel erg veel geld om mijn voledige genoom te produceeren.

Het risico met je volledige genoom op je pasport bijvoorbeeld is vele malen groter, het geeft mensen bijvoorbeeld de mogenlijkheid om alle mensen die een donkere huid hebben uit een groep te filteren, want een RDIF chip kun je wel erg makkelijk uitlezen en de beveiliging van zo'n chip is op zijn best net aan goed genoeg om de script kiddies buiten de deur te houden maar meer ook niet.
Een centrale database klinkt leuk maar als je kijkt naar de manier waarop de overheid over het algemeen met beveiliging om gaat dan kun je begrijpen dat er maar heel erg weinig mensen zijn die dat een goed idee zullen vinden. Het aantal berichten van verloren memory sticks, laptops en andere electronische apperatuur met vertrouwelijke data dan weet je dat zelfs als de overheid de beveiliging goed zou regelen de gegevens vere van veilig zijn...

[DarkUnreal]

dat zegt 4tro toch ook?

[Nox]

Het klopt wel dat je overal je DNA achterlaat. Maar dat DNA is niet uit te lezen. Op het moment dat je volledige genoom in je paspoort komt dan is dat uit te lezen en is er een ruwe schets van je gemaakt. Aan een haar zonder lab kan je enkel zien welke haarkleur diegene heeft. Aan een stukje snot weet je dan dat die persoon verkouden is. Maar verder kom je niet.

Dus ja, ik zou er ook bezwaar tegen hebben. Zeker hoe de huidige overheid er mee omgaat tegenwoordig.

[Anoniem: 320263]

Aan een haar zonder lab kan je enkel zien welke haarkleur diegene heeft. Aan een stukje snot weet je dan dat die persoon verkouden is. Maar verder kom je niet.

Iedere cel bevat het volledige DNA, het is niet zo dat een haarcel enkel het DNA voor haar bevat. Je moet gewoon een cel van deftige kwaliteit (nog levend dus) zien te vinden. Dat is een pak moeilijker.

[fevenhuis]

Het probleem van deze technologie en DNA in je paspoort, zou niet zozeer zijn dat je overal aan de hand van je paspoort gevolgt zou kunnen worden, maar dat je gewoon overal "automatisch" via je DNA gevolgt zou kunnen worden.

Dus dit is nou de technologie die voor het definitieve einde van de privacy gaat zorgen.

[DarkJack]

DNA hoort bij biometrische gegevens. De reden waarom ze nu niet gebruikt wordt is omdat het snel opmeten ervan onmogelijk is, en het opmeten ervan zelf is enorm duur. Eens het snel en goedkoop gaat wordt het gegarandeerd toegevoegd aan je passpoort. Het is immers een unieke identifier voor je (klonen en identieke tweelingen niet tegenstaande).

[M.M]

Voor uitsluitend opname in een paspoort is zelfs 1000 dollar voor een dna bepaling nog veel te duur.
Dus dat wordt dan een centrale database ten behoeve van meerdere doeleinden.
De volledige dna informatie is ook te omvangrijk. Dus er zal wel een hash-waarde worden opgeslagen.

[WPN]

en hoe wijkt dit af van hoe het nu gedaan wordt dan??

dit is een chip die sneller, goedkoper (uiteindelijk) en beter werk levert en daarmee als een van de mogelijke toepassingen betere doping mogelijkheden medicatie heeft.

[Reactie gewijzigd door WPN op 23 juli 2024 11:17]

[pivabo]

Dit is één van de vele nieuwe technologieen om DNA te sequeneren, daarvoor niet de beste of de snelste (zie bvb pyrosequencing).

[mrlammers]

Een string van 3 miljard Aatjes, Teetjes, Ceetjes en Geetjes. Wow.

Ik zou er een database van maken om alles gestructureerd in onder te brengen:
2x32 chormosomen, 25k genen, centromeren, telomeren, loci en 'junk' DNA. Daar kun je mooie map van bouwen...
daarna de database uitbouwen met functies en relaties...
Lijkt me een heerlijk project!

[Bio1ogics]

Die zijn er al lang:
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/sites/entrez?db=genome
http://genome.ucsc.edu/cgi-bin/hgGateway

[verleemen]

Nou nog een DNA printer en dan kun je de perfecte stamcel maken..

[arjankoole]

dan is het makkelijker een keer de niesen, dan schiet je met 70 km/u al een hele zwik stamcellen weg.

(er is een wetenschapper in Portugal die op die manier stamcellen onderzoek doet, en bij mensen met een dwarslaesie al een aantal procenten vooruitgang geboekt heeft door de geoogste stamcellen na zuivering in te brengen in de plek waar de breuk zich bevind)

[Anoniem: 36355]

"het is de bedoeling op termijn de kosten tot onder de duizend dollar te laten dalen."

Dat vind ik nog vrij prijzig. Wat kost het op dit moment?

[4tro]

Voor professionele doeleinden is dit niet prijzig hoor, denk je eens in wat het oplevert voor de wetenschap

[NomenNanne]

Op het moment hebben wij 2 apparaten staan voor sequencen, deze zijn bij elkaar 5 ton, en per ±400bp kost het een half uur en 6 euro per sample, dus zal wel mee vallen.

[LeLo]

Het artikel gaat juist over het lezen van DNA, niet het sequencen. Als je een volledige DNA string wil sequencen, ben je overigens ook wel wat duurder uit dan de 400 paren uit jouw voorbeeld. Voor de wetenschap lijkt het een goedkopere manier te zijn dan nu beschikbaar is. Als het echt ongeveer duizend euro kost per analyse, wordt het zelfs betaalbaar voor allerlei gezondheidsonderzoeken waar nu nog met indicators wordt gewerkt. Je kunt als je de hele string hebt net zo makkelijk als een anti-virus programma dat doet op je PC de structuur van het DNA onderzoeken op 'gevaarlijke' reeksen.

[FreezeXJ]

wat is volgens jou dan het verschil tussen lezen en sequencen?

ps. die 400bp is per streng, als je met de shotgun de boel netjes verdeelt, kun je al een stuk meer tegelijk doen, en het daarna in elkaar puzzelen. Overigens wordt er elke paar jaar weer een veel betere methode gevonden, volgens mij halen ze het schema van mr Moore aardig (verdubbeling elke 18 maanden).

[YopY]

Voor de consument misschien, maar het is belachelijk goedkoop voor de partijen die er daadwerkelijk iets aan hebben.

[mrlammers]

Vrij prijzig?

Een volledig genoom in kaart brengen met een volledig uitgerust dedicated lab? Ongeveer €3,- per basepaar... Met 3.3 miljard baseparen is dat dus 9.9 miljard euro.

[grobbel]

klinkt wel lekker sf, je zou eiwitten kunnen gaan gebruiken als datamedium. dat verstopt vast heel makkelijk. hoeveel TiB is jouw duim?

iets serieuzer, wat wilde IBM met dit onderzoek bereiken? Dit zijn leuke chips, nuttig, etc, maar niet iets waar ik meteen aan denk bij IBM.

[DarkJack]

nieuwe markten aanboren? Als bedrijf moet je altijd uitkijken naar nieuwe opportunities. Bedrijven blijven niet altijd bij hetzelfde product. Kijk naar Opel, begonnen als naaimachinefabrikant.

[Anoniem: 28958]

IBM bouwt _snelle_ computers. Ze moeten wel een markt creëren voor die computers.

[Goldenflame]

IBM heeft ook takken in de medische industrie zitten.

http://www-03.ibm.com/ind...ing/A020604H80286M04.html

[4tro]

Als dit werkt is het een erg mooie techniek, ook voor DNA-onderzoek in rechtzaken

Daarnaast is het natuurlijk mooi dat op deze manier het Genoom van vele diersoorten snel geanalyseerd zou kunnen worden

[Anoniem: 261379]

Kosten tot onder de duizend dollar....
Hoe moet ik dit zien? per apparaat, per genoom analyse, per maand, per dag?
Het zegt me zo vrij weinig die kosten en het is me ook niet bekend wat de huidige kosten zijn van een dergelijk onderzoek.

[pivabo]

Dat zal per genoom zijn, dat is toch het doel.

[Anoniem: 9942]

Per analyse van een "volledig" genoom (dat wil zeggen, de gemakkelijk te sequencen delen ervan). Die kosten bedragen met de huidige techniek ongeveer 30.000 tot 100.000 euro voor de sequencing, maar dalen snel.

[Rob Coops]

Ik denk meer aan medicatie, en de mogenlijkheid om bijvoorbeeld al in een heel vroeg stadium een analyse te maken om het risico op allerlij ziekte vast te stellen en de reactie op medicatie te voorspellen.
Als je makkelijk en snel een volledig genoom in kaart kunt brengen van een persoon is de kans groot dat dat ook veel meer gebeurt. Dat maakt onderzoek naar erfelijke ziekte makkelijker en sneller maar zal ook helpen in het verklaren van de aanleg voor kanker bij sommige mensen en mischien zelfs naar een manier om deze aanleg te onder drukken of ongedaan te maken.

Ziekte die op dit moment niet of nouwelijke begrepen worden kunnen veel makkelijker onderzocht worden omdat je een veel groter aantal mensen hebt waar je het voledige genoom van kunt bekijken, zelfs delen van het DNA waar van men niet eerder dacht dat ze betrekking zouden kunnen hebben op dit soort dingen zullen waarschijnlijk toch blijken een rol te spelen op manieren die we nog lang niet begrijpen.
Er zijn veel mensen die lijken te denken dat de moderne geneeskunde zeer geavanceerd is terwijl het in werkelijkheid nog maar heel erg weinig kan de sterkste medicatie bestaat nog steeds uit antibiotica, of bestraling in verschillende vormen. Beide kun je vergelijken met de manier waarop bomenwerpers in de tweede wereld oorlog hele steden in as legde, waar we tegenwoordig een bom op de vierkante centiemeter precies kunnen laten landen.
Als medicatie een vergelijkbare stap voorwaards wil kunnen maken zijn op de persoon afgestelde medicijnen echt noodzakelijk. Dit is een belangrijke stap in die richting.

[Juraji]

OK, dus als deze methode goedkoper is dan gaan wetenschappers dit dus gebruiken....
Dat betekend dat een DNA-onderzoek minder gaat kosten...
en aangezien meeste onderzoeken (i.i.g. in nederland) worden betaald van ons belastinggeld, zal het nog wel eens kunnen schelen...

ook ff onderzoeken of een kind wel jou kind is wordt dan goedkoper toch?

[mrlammers]

Daar is die dna transistor veel te duur voor.
Om vaderschap aan te tonen hoef je geen heel genoom in kaart te brengen. Een beetje fingerprinten is genoeg dan. En dat kost ongeveer 150 euro.

[Reactie gewijzigd door mrlammers op 23 juli 2024 11:17]

[Anoniem: 40546]

Deze cycle snelheid zal dat wel tamelijk hoog moeten liggen en je hebt te maken met een lang molecuul dat , ondanks erg stabiel en stevig, kapot kan.

om het totale menselijke genoom in te lezen zou je met 100 nucleotiden per seconde zou je er een jaartje over kunnen doen. Dit is vrij acceptable, maar kan het molecuul dit aan ?

200 een half jaar dat is al beter.
1000 iets langer dan een maand komt al in de buurt !

[NomenNanne]

Wat we nu al doen is meerdere reads te gelijk, (bijv. Illumina techniek) . Je breekt het DNA in random fragments, je hebt random probes, en dan ga je deze allemaal tegelijk sequencen, erg duur maar werkt wel.

Huidige apparaten voor conventioneel gebruik, iig die wij hebben, kunnen 16 samples tegelijk met een snelheid van ±400 bp / sample in 30 minuten. (bp/min= 400*16 / 30) Genome wide sequencing apparaten werken weer heel anders, geen idee hoe.

[geert01]

Ik neem aan dat je DNA daarvoor eerst netjes moet "uitrollen" en dan precies met het begin/eind als eerste door een porie moet leiden? En waarschijnlijk zijn er nog meer van dat soort problemen.

[NomenNanne]

Het uitrollen is geen probleem, gewoon naar 95 graden verhitten dan raken de 2 strands van elkaar en het is wel redelijk uitgerold dit is een gebruikelijke stap die het DNA zonder problemen overleeft , allicht was DMSO erbij tegen secundaire structuren, maar dat is niet nodig.

Het leiden van het DNA naar de porien kan allicht met electroforese, het is ten slotte negatief geladen. Kan je meerdere porien tegelijk doen en krijg je gelijk meerdere reads van een sample, kan je checken voor fouten.

[gielie]

Mooie techniek, hopen dat het ook echt zo werkt en vooral goedkoop gaat worden. Een gemiddelde sequencer kost een veelvoud hiervan en dan kan je nog niet eens hele lange stukken analyseren.

[R_G]

Dan zal de volgende stap wel het vervangen van A, C, T og G zijn...