De MinION, een handheld DNA-sequencing-apparaat ontwikkeld door Oxford Nanopore, is getest en beoordeeld door een onafhankelijk, internationaal consortium gecoördineerd door EMBL's European Bioinformatics Institute (EMBL-EBI). Het innovatieve apparaat opent nieuwe mogelijkheden voor het gebruik van sequencing-technologie in het veld, bijvoorbeeld bij het volgen van ziekte-uitbraken, het testen van verpakt voedsel of de handel in beschermde soorten.

De MinION werkt door individuele DNA-basen te detecteren die door een nanoporie gaan, en in tegenstelling tot bestaande sequencing-technologieën, er zijn weinig inherente detectielimieten voor de lengte van de DNA-sequentie die het in één keer zou kunnen lezen. Het MinION-apparaat werd aanvankelijk beschikbaar gesteld aan duizenden laboratoria over de hele wereld, die werden geïnspireerd om de technologie te verkennen en bij te dragen aan de ontwikkeling ervan via het MinION Access Program (MAP).

"Het MinION Access-programma was briljant om te doen. Omdat het apparaat slechts 100 gram weegt, Oxford Nanopore zou het gemakkelijk kunnen delen met meer dan 1, 000 laboratoria wereldwijd. Sommige van die mensen zijn knutselaars die nieuwe informaticatools of wetlab-technieken hebben uitgevonden die de prestaties van MinION verbeterden, " zegt Mark Akeson van de University of California Santa Cruz, een mede-uitvinder van nanopore sequencing, adviseur van Oxford Nanopore, en een MAP-deelnemer. "Het apparaat presteert nu goed, in het bijzonder voor virale en bacteriële genomen, zodat u het overal naartoe kunt verzenden en weet dat u hetzelfde resultaat krijgt. We kijken naar een democratisering van sequencing in de niet zo verre toekomst. Dat verandert dingen voor mensen die kritieke problemen moeten oplossen in uitdagende omgevingen, zoals het volgen van ebola-stammen tijdens de recente uitbraak in West-Afrika. Een andere uitdagende omgeving is de ruimte - de MinION zal de eerste DNA-sequencer zijn die in de ruimte wordt getest, door NASA op het internationale ruimtestation."

"In een paar jaar tijd, mensen die mogelijk enkele stappen verwijderd zijn van fundamenteel genomisch onderzoek, zoals leraren in een klaslokaal, zou dit apparaat kunnen gebruiken om wetenschap te onderwijzen in nieuwe, spannende manieren die nooit eerder mogelijk waren, " voegt eerste auteur Camilla Ip toe, van de Universiteit van Oxford. "Ik gebruik de MinION in een project met middelbare scholieren in Oxford omdat deze technologie over een paar jaar waarschijnlijk zo'n groot deel van het dagelijks leven zal uitmaken dat ze het als vanzelfsprekend beschouwen. De kinderen die binnenkort gaan naar de universiteit gaan en aan het werk gaan, zijn degenen die nieuwe smartphone-apps zullen maken die dit sensorapparaat gebruiken voor toepassingen die we ons nog niet hebben voorgesteld."

Vijf laboratoria in het VK, de VS, Canada en Nederland voerden twee sets van tien experimenten uit, voor het zelfde E coli isolaat (stam K-12 substam MG1655), met behulp van een enkele, gedeeld protocol. De nauwkeurigheid en reproduceerbaarheid van de gegevens waren consistent tussen laboratoria en van goede kwaliteit. Echter, er is veel werk aan de winkel op het gebied van de afgifte van moleculen aan stroomcellen, software protocol duidelijkheid en andere gebieden.

De gegevens die zijn gegenereerd in de studie die vandaag is gepubliceerd, vormen een momentopname van de prestaties van de MinION in april 2015. Sindsdien is innovatie op de MinION heeft analyse overtroffen, met nieuwe chips en kits die elke 3-6 maanden worden uitgebracht. De krant, die details bevat van het gebruikte protocol en voorlopige analyse van de gegenereerde gegevens, is beschikbaar in het Nanopore-analysekanaal op F1000Research. De gegevens worden gehost in het European Nucleotide Archive (ENA).

"Oxford Nanopore heeft de wereld enthousiast gemaakt met de belofte van een technologie die echt ontwrichtend kan zijn, ", zegt David Buck van de Universiteit van Oxford. "Toen het MinION Access-programma werd geopend, leek het de grootste virtuele R&D-groep die ooit in genomica is opgericht - nu is de MAP voor iedereen toegankelijk. Het was spannend om vanaf het begin van de MAP met het MARC-team te werken - we hebben de kans gehad om de technologie te pushen en grip te krijgen op wat er onder de motorkap gebeurt. We hebben het artikel gepubliceerd in F1000Research voor peer review als een baseline voor de gemeenschap, zodat iedereen het papier en de gegevens kan bekijken, gaan verder met hun eigen analyses delen hun resultaten en stimuleren de discussie."

"Nanopore-sequencing zal de deur openen voor de ontwikkeling van nieuwe tools en toepassingen om de toestroom van nieuwe gegevens te analyseren, " zegt Rebecca Lawrence, Directeur van F1000Research. "Het Nanopore-analysekanaal op F1000Research zal een centraal, open platform waarop wetenschappers nieuwe toepassingen kunnen publiceren en bespreken en workflows voor nanopore-sequencinggegevens kunnen analyseren. Mensen kunnen eenvoudig toegang krijgen tot gegevens en deze bijdragen, zodat de bredere life-science-gemeenschap het volledige potentieel van deze nieuwe technologie snel kan realiseren."

EMBL-EBI coördineert de datadistributie en analyse voor MARC, de ENA gebruiken om de onbewerkte gegevens te verwerken.

"Dit nieuwe apparaat maakt volledig mobiele sequencing mogelijk met realtime datastreaming, wat betekent dat met een snelle internetverbinding, de eerste dataset zou kunnen arriveren 20 minuten nadat het DNA is geladen, " zegt Guy Cochrane, die de ENA leidt bij EMBL-EBI. "De ENA is een openbare hulpbron die het bereik en het nut van sequencing vergroot, en met nieuwe technologieën zoals deze bieden we de ruimte, flexibiliteit en expertise nodig om het te testen en in vorm te krijgen. We waren verheugd om het te gebruiken als het platform voor gegevensbeheer en delen in MAP, zodat we de resultaten snel in het publieke domein kunnen plaatsen."

De volgende analysefase is al aan de gang door het consortium, die manieren onderzoekt om het foutenpercentage te verminderen en pusht om te zien hoe klein de steekproef en hoe lang de uitlezingen kunnen zijn.