Applied Biosystems entra nella nuova era della ricerca nelle scienze biologiche con il lancio della propria piattaforma di prossima generazione per il sequenziamento del DNA

SAN DIEGO, California.--(BUSINESS WIRE)--Applied Biosystems (NYSE:ABI), una società del gruppo Applera Corporation, è entrata oggi in una nuova era per la ricerca nelle scienze biologiche annunciando la disponibilità commerciale a livello mondiale del sistema SOLiD(TM), la piattaforma di nuova generazione della società per il sequenziamento del DNA che era largamente attesa. Il sistema SOLiD sta già permettendo l’utilizzo di nuovi modi per utilizzare applicazioni di analisi genetica, che potrebbero stabilire dei nuovi standard per i modi in cui gli scienziati affrontano le complesse sfide associate alla comprensione della basi biologiche della salute e delle malattie. La società ha fatto questo annuncio oggi durante il 57º meeting annuale della American Society of Human Genetics (n.d.t.: Società Americana di Genetica Umana).

Questa nuova era per la ricerca nelle scienze biologiche richiede tecnologie che possano aiutare gli scienziati ad identificare, in maniera economicamente efficiente, le modalità secondo cui la variazione genetica e i modelli di espressione genica contribuiscano alla malattia, e ad identificare il modo in cui i genotipi individuali incidano sulla possibile reazione dei pazienti ai diversi trattamenti. Il sistema SOLiD si distingue per la sua capacità d’elaborazione ineguagliata, la scalabilità, l’accuratezza e la flessibilità, che stabiliscono nuove prospettive di scoperta per i ricercatori impegnati nello sforzo di condurre una grande varietà di applicazioni.

La società ha iniziato un programma di accesso precoce per il sistema SOLiD nel mese di giugno di quest’anno. Da quel momento la piattaforma ha migliorato la sua capacità di trasmissione di 4 volte ed ha aumentato le sequenze read length del 40%. Il sistema attuale è in grado di trasmettere fino a 4 miliardi di basi di dati in sequenza per ogni esecuzione, diventando così la piattaforma di nuova generazione con la più alta capacità di trasmissione disponibile oggi. L’accuratezza dei dati , un’altra metrica critica per la performance, rimane ai livelli più elevati di accuratezza tra i sistemi di nuova generazione. La capacità d’elaborazione e l’accuratezza dei dati sono più elevate e consentono di avere dei costi più bassi per i progetti di sequenziamento. Come parte del suo programma di accesso precoce, la Applied Biosystems ha lavorato strettamente con clienti e collaboratori per espandere la varietà di applicazioni che sono ora supportate dal sistema.

"Nella nuova era per le scienze biologiche di nuova generazione, le tecnologie di sequenziamento con una più elevata capacità d’elaborazione insieme alla flessibilità dell’applicazione dovrebbero consentire ai ricercatori di usare un sistema singolo per poter fare associazioni significative fra le variazione nei tipi e nelle quantità delle sequenze di DNA con le malattie", ha detto Shaf Yousaf, presidente della divisione per i sitemi molecolari e la biologia cellulare della Applied Biosystems. "Si prevede che i nuovi approcci per studiare la variazione genetica influiranno profondamente sui programmi di sviluppo farmaceutico, mentre i ricercatori studiano come i genotipi individuali siano collegati alle modalità di risposta dei pazienti ai trattamenti per le malattie."

In pratica tutte le malattie umane hanno una base genetica. Attualmente i ricercatori che stanno studiando malattie complesse come il cancro, il diabete e le malattie cardiache sono dipendenti, per i dati sulle sequenze del DNA umano, da progetti di sequenziamento del DNA a larga scala per associare largamente le variazioni genetiche alle malattie. Gli scienziati usano anche una varietà di metodi per associare l’attività o il livello di espressione di specifici geni con le caratteristiche delle malattie. Sebbene i ricercatori nel settore delle scienze biologiche abbiano studiato le variazioni genetiche e l’espressione genetica differenziale usando una vasta gamma di tecnologie, si prevede che l’uso del sistema SOLiD semplifichi l’identificazione, la raccolta e l’analisi dell’informazione genetica.

Le principali istituzioni di ricerca nel mondo, includendo l’istituto Hubrecht nei Paesi Bassi, la Columbia University, l’Università del Queensland in Australia, e l’Università di Tokyo, fra le altre, stanno già utilizzando il sistema SOLiD per utilizzare una grande varietà di applicazioni. Queste includono la scoperta di varianti rare, l’inquadramento epigenetico, l'analisi del trascrittoma, e l’analisi seriale dell’espressione genica (SAGE).

Scoperta delle varianti rare nell’istituto Hubrecht

I ricercatori dell’istituto Hubrecht nei Paesi Bassi stanno studiando la funzione genica in modelli animali, come il C. elegans (ascaride), il pesce zebra, e i ratti, per poter capire le funzioni dei geni simili negli esseri umani.

Per scoprire le mutazioni rare e di bassa frequenza, gli scienziati manipolano i geni di questi organismi modello alterando chimicamente il loro DNA, operazione che distrugge o elimina la funzione dei geni alterati. Il team osserva poi come cambia l’aspetto o il comportamento dell’organismo quando specifici geni non stanno funzionando. Dopo aver creato delle mutazioni casuali, i ricercatori stanno usano il sistema SOLiD per sequenziare i campioni di DNA da migliaia di animali differenti, con una copertura di regioni di interesse genomico che arriva fino a quota 10.000. Ciò consente loro di identificare le mutazioni specifiche che sono state introdotte in questi genomi. I ricercatori associano poi queste sequenze modificate con i cambiamenti osservati negli organismi. Questo processo li aiuta a capire la funzione dei geni in questi modelli animali.

"Il nostro bisogno di scoprire mutazioni a bassa frequenza richiede una tecnologia di sequenziamento con una capacità d’elaborazione estremamente elevata ed un tasso d’errore estremamente basso", ha evidenziato il Dr. Edwin Cuppen, Ph.D., e leader del gruppo per la bioinformatica e la genomica funzionale nell’istituto Hubrecht. "Il meccanismo di codifica a 2 basi del sistema SOLiD, che discrimina fra gli errori casuali, quelli sistematici e le mutazioni vere, ci aiuta ad aumentare la percentuale di scoperta delle mutazioni vere."

Inquadramento epigenetico alla Columbia University

Presso la Columbia University, il Dr. John Edwards, scienziato e ricercatore associato nel centro per il genoma dell’università, ed il Dr. Timothy Bestor, un professore del dipartimento di genetica e sviluppo, stanno usando il sistema SOLiD per comparare i modelli di metilazione dell’intero genoma per il cancro al seno. La methylazione è una modificazione chimica che accade naturalmente per il DNA. Nella loro ricerca gli scienziati stanno investigando come questi modelli cambino nella progressione da tessuto normale a tessuto tumorale; come differiscano fra diversi tumori, e quali ruoli potrebbero avere i modelli anormali di methylazione nella cancerogenesi – la formazione del cancro.

È stato riferito che la methylazione di regioni specifiche della sequenza del DNA nel genoma inattiva l’espressione di geni che sopprimono il cancro, mentre la demethylazione di elementi ripetitivi potrebbe portare alla instabilità genomica ed a cambiamenti nell’espressione dei geni. I ricercatori credono che le regioni methylate del DNA possano potenzialmente essere utilizzate come marker per i geni che hanno un ruolo nel cancro.

Il Sistema SOLiD sta rendendo possible per i ricercatori della Columbia University caratterizzare lo stato di methylazione di elementi ripetitivi nel genoma, e consentirà al gruppo di espandere i loro studi per esaminare gli schemi di methylazione che potrebbero essere trattati come biomarker per il cancro.

"La capacità d’elaborazione del Sistema SOLiD è eccezionale, e raggiunge velocemente il punto in cui possiamo pianificare la routine per l’inquadramento della methylazione dell’intero genoma in molti campioni", ha detto il Dr. Edwards. "La scalabilità del Sistema SOLiD ci consente di fare progetti in maniera fiduciosa per espandere i nostri studi e sviluppare nuove applicazione e metodi di analisi per l’inquadramento epigenetico che ci aiuteranno a capire meglio quale ruolo giocano i modelli di methylazione nella cancerogenesi".

Analisi del transcriptoma nella Università del Queensland

Nella Università del Queensland in Australia, i ricercatori stanno studiando il transcriptoma per capire meglio alcuni importanti processi cellulari, come la differenziazione cellulare, i danni e la riparazione dei reni, e la fase iniziale e la progressione dei tumori. Il transcriptoma è l’insieme di tutti i trascritti prodotti dagli RNA messaggeri (mRNA) dai geni e dalle regioni genomiche regolatorie di una cellula o di un’intera popolazione di cellule.

Questi ricercatori stanno usando il Sistema SOLiD per l’analisi del transcriptoma per misurare le quantità di transcritti mRNA con una variante rilevante espressa nei modelli animali. Il sistema SOLiD sta rendendo per loro possible il rilevamento sia dei transcritti mRNA raramente espressi, che delle varianti rare dei transcritti noti.

"A causa della insuperata ed elevata capacità d’elaborazione insieme all’elevata accuratezza della sequenza di dati generata dal sistema SOLiD, esiste un potenziale per eseguire il sequenziamento del transcriptoma nella sua interezza usando sequenze read length corte", ha affermato il Dr. Sean Grimmond, Ph.D., leader del gruppo per la genomica e del gruppo computazionale all’Istituto di bioscienza molecolare. "La comprensione del transcriptoma in un contest biologico ci aiuterà a scoprire i guasti nei processi molecolari che portano alle malattie complesse".

Analisi seriale dell’espressione dei geni all’università di Tokyo

I ricercatori all’università di Tokyo stanno studiando le regioni promotrici del genoma (quelle che attivano o inattivano i geni) per comprendere meglio come le configurazioni dell’espressione del gene contribuiscano alla malattia, alle reti regolatorie, e alla differenziazione cellulare. Questi scienziati stanno usando il sistema SOLiD per tracciare il profilo dei siti della trascrizione iniziale (TSS), in quanto per poter analizzare in modo efficace le regioni promotrici è necessario determinare la posizione dei TSS.

Il team ha adottato una tecnica per l’espressione del gene nota come SAGE per l’uso del sistema per tracciare il profilo del TSS nello studio del cancro al colon. SAGE è una tecnica per l’espressione del gene sviluppata più di dieci anni fa per identificare rapidamente le differenze fra le cellule cancerose e le cellule normali. Si basa sulle differenze nelle configurazioni dell’espressione dei geni fra i due tipi di cellule. La successiva modifica di questa tecnica per l’utilizzazione con il sistema SOLiD, ha rinominato questo metodo 5'-end-SOLiD, a causa dell’importanza del 5'-end del gene obiettivo, che è il luogo in cui i siti per l’inizio della trascrizione mRNA sono localizzati. Usare questa tecnica rende possibile per gli scienziati catturare i dati dell’espressione del gene che identificano il punto in cui i TSS sono localizzati nei differenti genomi. Facendo il profilo di queste regioni TSS nelle linee cellulari del cancro al colon, gli scienziati hanno raggiunto una comprensione migliore di come le medicine epigenetiche influenzino i modelli di espressione dei geni in queste linee cellulari.

"Prima di aver incorporato l’uso del sistema SOLiD nei nostri studi sull’espressione dei geni delle linee cellulari del cancro al colon, era difficile trovare dei geni che mostrassero degli aumenti o decrementi notevoli per i livelli d’espressione", ha affermato il Dr. Shinichi Hashimoto, Ph.D., ricercatore universitario nel dipartimento di medicina molecolare preventiva all’università di Tokyo. "Usando la tecnica 5'-end SOLiD, abbiamo avuto un grande successo nell’identificazione dei cambiamenti nei livelli d’espressione dei geni, anche per quelli che sono normalmente espressi a livelli molto bassi".

Il sistema SOLiD stabilisce lo standard per il sequenziamento di nuova generazione

Il sistema SOLiD è una soluzione per l’analisi genetica di nuova generazione da utente a utente, composta dall’unità di sequenziamento, quella chimica, un centro per l’elaborazione ed uno per l’immagazzinamento dei dati. La piattaforma è basata sul sequenziamento da parte della legatura dell’oligonucleotide e del rilevamento. A differenza degli approcci di sequenziamento polimerase, il sistema SOLiD utilizza una tecnologia brevettata chiamata “stepwise ligation”, che genera dei dati di alta qualità per le applicazioni, includendo, fra gli altri risultati, il sequenziamento dell’intero genoma, l'immunoprecipitazione della Cromatina (ChIP), il sequenziamento microbico, la cariotipizzazione digitale, il sequenziamento medico, la genotipizzazione, l’espressione del gene, e la scoperta dei piccoli RNA.

Ci sono diversi attributi che distinguono il sistema SOLiD dalle altre piattaforme per il sequenziamento di nuova generazione, fra cui la ineguagliata capacità d’elaborazione, la scalabilità, l’accuratezza e la flessibilità dell’applicazione. Il sistema può essere regolato per sostenere una densità più elevata di sequenze per vetrino attraverso il bead enrichment. I bead sono una parte integrale dell’architettura secondo il formato open-slide del sistema SOLiD, e consentono al sistema di superare le 4 gigabasi di sequenze di dati per serie nei laboratori di sviluppo della Applied Biosystems. La combinazione del formato open-slide, del bead enrichment, e degli algoritmi di software forniscono all’infrastruttura la possibilità di bilanciare anche una più grande capacità d’elaborazione, senza cambiamenti significativi per l’attuale struttura hardware o software della piattaforma.

Il sistema SOLiD ha una accuratezza di base maggiore del 99.94% dopo la codificazione 2-base e un meccanismo che distingue gli errori casuali o sistematici dai veri polimorfismi a singolo nucleotide (SNPs). Questa rappresenta un’accuratezza 5 volte superiore a quella di qualsiasi altro dato attualmente pubblicato fino ad oggi sulle piattaforme di sequenziamento alternative di nuova generazione.

L’elevata accuratezza della piattaforma, combinata con un’analisi accoppiata, consente il rivelamento della variazione di sequenza che include gli SNPs, le variazioni nel numero della copia dei geni, le duplicazioni di base singola, le inversioni, le inserzioni, e le delezioni. La preparazione dei campioni Mate-pair è un metodo che consente un assemblaggio della sequenza altamente accurato, che è necessario per l’analisi di genomi complessi come quello umano o quello dei topi e di altri organismi modello.

"Il sistema SOLiD fa proseguire la tradizione della Applied Biosystems nella commercializzazione di tecnologie innovative per il sequenziamento del DNA", ha detto Kim Caple, vicepresidente e general manager del settore business della Applied Biosystems per il sequenziamento di nuova generazione. "Abbiamo scelto la tecnologia per questa piattaforma per il sistema SOLiD perché crediamo che sarà la piattaforma scelta per il sequenziamento di nuova generazione del DNA. In base al feedback che abbiamo ricevuto dai clienti e dai collaboratori di alcune delle istituzioni leader al mondo, siamo fiduciosi di aver sviluppato un sistema che aiuterà gli scienziati a creare associazioni molto più significative fra la variazione genetica e le malattie."

Applied Biosystems è leader mondiale nello sviluppo e nella commercializzazione di sistemi basati sugli strumenti, di beni di consumo, di software, e di servizi per il mercato delle scienze biologiche. La società è leader del mercato nelle piattaforme per il sequenziamento del DNA. In aggiunta al sistema SOLiD per il sequenziamento del DNA di nuova generazione, la società offre una linea completa di sistemi e strutture chimiche basate sull’elettroforesi capillare. Oggi più di 14.000 analizzatori genetici della Applied Biosystems vengono utilizzati attivamente e hanno contribuito al sequenziamento di più di 450 genomi completi e di circa 700 altri che sono ancora in corso. L’elettroforesi capillare fornisce un metodo dimostrato per l’analisi della sequenza e dei frammenti per una diversità di applicazioni. Il sistema SOLiD allarga i confini del sequenziamento per consentire a nuove applicazioni come il risequenziamento su larga scala, l’espressione dell’ipotesi neutra, la metilazione, e gli esperimenti con i ChIP. Per alcune applicazioni, le due piattaforme saranno usate in punti differenti nel processo sperimentale.

Queste tecnologie sono tutte sostenute da una delle organizzazioni nel settore delle scienze biologiche con il servizio ed il supporto più esauriente, con un organico di più di 2.000 dipendenti in tutto il mondo dedicati a questo settore, e che sono specializzati nella consulenza per il business e lo sviluppo dei protocolli, l’ottimizzazione degli strumenti, e l’integrazione dei dati e delle applicazioni. Ulteriori informazioni sul sistema SOLiD sono disponibili all’indirizzo http://solid.appliedbiosystems.com.

Notizie su Applera Corporation e Applied Biosystems

Applera Corporation è costituita da due gruppi operativi. Il gruppo Applied Biosystems lavora nel settore delle scienze biologiche e per la comunità di ricerca sviluppando e commercializzando sistemi basati sugli strumenti, prodotti di consumo, software e servizi. I suoi clienti usano questi strumenti per analizzare acidi nucleici (DNA ed RNA), piccole molocole e proteine per realizzare scoperte scientifiche e sviluppare nuovi prodotti farmaceutici. I prodotti della Applied Biosystems sono utili anche per alcune necessità al di fuori della ricerca nelle scienze biologiche, che vengono definite come "mercati applicativi". Questi includono i settori per la verifica dell’identità (necessità legali e test di paternità); la biosicurezza, che fa riferimento ai prodotti necessari in risposta alla minaccia del terrorismo biologico e di altri pericoli biologici dolosi, accidentali e naturali; ed alla qualità ed alla sicurezza delle sperimentazioni, come quelle necessarie per la produzione di cibi e prodotti farmaceutici. La Applied Biosystems ha il suo quartier generale a Foster City, California, ed ha dichiarato un volume di vendite di circa 2,1 miliardi di dollari statunitensi durante l’anno fiscale 2007. Il gruppo Celera è in primo luogo un business per la diagnostica molecolare che sta usando piattaforme brevettate di scoperta genomica e proteomica per identificare e confermare nuovi marker diagnostici, e sta sviluppando prodotti diagnostici basati su questi marker insieme agli altri marker noti. Celera ha un’alleanza strategica con Abbott per lo sviluppo e la commercializzazione di prodotti diagnostici molecolari o basati sugli acidi nucleici, e sta anche sviluppando nuovi prodotti diagnostici al di fuori di questa alleanza. Attraverso i suoi sforzi di ricerca nella genomica e nella proteomica, Celera sta anche scoprendo e convalidando degli obiettivi teraupeutici, e sta cercando delle partnerships strategiche per sviluppare prodotti teraupetici basati su questi obiettivi. Informazioni su Applera Corporation, che includono i resoconti e altre informazioni presentate dalla società alla Securities and Exchange Commission, sono disponibili all’indirizzo http://www.applera.com, o telefonando al numero 800.762.6923. Informazioni su Applied Biosystems sono disponibili all’indirizzo http://www.appliedbiosystems.com.

Valutazioni e ipotesi su avvenimenti futuri della Applied Biosystems

Alcune affermazioni in questo comunicato stampa sono anticipatrici. Queste possono essere identificate dall’uso di parole o frasi previsionali come "dovrebbero", "pianificare", "attesa" e altre. Queste frasi previsionali sono basate sulle aspettative attuali della Applera Corporation. Il Private Securities Litigation Reform Act del 1995 prevede un "safe harbor" per tali frasi previsionali. Per poter soddisfare i termini del safe harbor, Applera Corporation fa notare che una varietà di fattori potrebbero far sì che i risultati effettivi e gli avvenimenti differiscano sostanzialmente dai risultati anticipati o da altre aspettative espresse con tali frasi previsionali. Questi fattori includono, ma non sono limitati a, i seguenti: (1) la tecnologia che cambia rapidamente e la dipendenza per lo sviluppo di nuovi prodotti dall’accettazione dei clienti; (2) il rischio legato a difficoltà inattese associate con l’ulteriore sviluppo del sistema SOLiD(TM); (3) le vendite dipendenti dalle politiche di utilizzo del capitale dei clienti, e dalla ricerca sponsorizzata dal governo; (4) i prodotti Applied Biosystems sono basati su tecnologie complesse, in rapido sviluppo, che hanno avuto come risultato alcune azioni legali in corso contro Applied Biosystems che creano un costante rischio di processi legali, arbitrati, investigazioni e altre azioni legali con parti private ed entità governative, che coinvolgono in particolare richieste relative a violazioni di brevetti e altri diritti di proprietà intellettuale; e (5) altri fattori che potrebbero essere descritti di tanto in tanto nei documenti che Applera Corporation presenta alla Securities and Exchange Commission. Tutte le informazioni in questo comunicato stampa sono aggiornate alla data di pubblicazione dello stesso, ed Applera non si assume nessun dover di aggiornare queste informazioni, incluse tutte le frasi previsionali, a meno che non sia altrimenti richiesto dalla legge.

Solo per scopi di ricerca. Da non usare nelle procedure diagnostiche.

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