n BIOTEKNOLOGI Figur 2. Vores nye metode kan identificere de resistensgener, der er til stede i en prøve fra en patient. langt hurtigere end at dyrke de patogene mikroorganismer. Det næste trin er at forstå og identificere nøjagtigt hvilke gener, der forårsager antibiotikaresistensen. Denne viden er vigtig for at kunne skræddersy behandlingen. Hurtig og billig sekventering åbner nye muligheder Den mest præcise måde at identificere resistensgener på er ved hjælp af DNA-sekventering. I dag findes der et utal af forskellige teknologier til sekventering af DNA, hvor den ældste metode kaldes Sanger-sekventering – opkaldt efter Nobelprisvinderen Fred Sanger. Selvom Sanger-sekventering er meget præcist, er det dyrt at opskalere. Nye teknologier, kaldet Next Generation Sequencing (NGS), er kommet ind på markedet og tilbydes af virksomheder som Illumina og PacBio. Med NGS kan man sekventere store mængder DNA på kort tid og en af de nyeste kommercielt tilgængelige NGS-teknologier er nanoporesekventering, der tilbydes af Oxford Nanopore Technologies. Deres nanopore-sekventeringsmaskine, MinION, koster i omegnen af 1.000 dollars. Til sammenligning koster en konventio- nel NGS-maskine op mod 50.000-1.000.000 dollars. Den lave indkøbspris betyder bl.a., at nanopore-sekventering også kan udføres i ulande. I forsøget undersøgte vi fem fækale prøver fra en intensivpatient, der havde gennemgået en lungetransplantation på grund af lungesygdommen KOL. Under opholdet på hospitalet blev patienten behandlet forebyggende med fem forskellige antibiotika. Vi anvendte funktionel metagenomik for at få DNA – og dermed identificere puljen af resistensgener – fra de fækale prøver. Derefter sekventerede vi DNA’et fra de synlige bakteriekolonier med MinION nanopore-sekventeringsmaskinen. Til sidst anvendte vi en bioinformatisk analysemetode, som vi udviklede Figur 3. Dette er et billede af en af vores laboratorie-E. coli-stammer, der indeholder metagenomisk DNA, og som er dyrket i en petriskål med et bestemt antibiotikum. 20 n Sådan virker nanopore-sekventering MinION sekventeringsmaskinen (en enhed på størrelse med en USB-nøgle) virker ved at detektere variationer i elektroniske strømme, når DNA-baserne glider forbi: 1. F or at finde resistomet isoleres først alt det DNA fra mikroberne, der er involveret i at give resistens. DNA’et nedbrydes til to strenge, og en enkelt streng føres ned gennem MinION-sekventeringsmaskinen, som indeholder såkaldte nanoporer. 2. H ver nanopore er kun et par nano-meter bred og kan kun indeholde én DNA-streng ad gangen. 3. Der tilføres en elektrisk strøm til maskinen, og hver nanopore måler nu ændringerne i de elektriske impulser fra DNA’ets forskellige byggesten, som er placeret inde i poren. 4. D e elektriske impulser sendes til en computer, hvor avanceret software oversætter signalerne til den genetiske kode. 5. Når alle DNA-strenge i prøven har passeret gennem nanoporen, samler computeren alle generne i resistomet. dansk kemi, 98, nr. 6/7, 2017
Download PDF fil
Se arkivet med udgivelser af Dansk Kemi her
TechMedias mange andre fagblade kan læses her