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Le séquençage de l'ADN et ses applications
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Petit exercice de vulgarisation sur les tenants et aboutissants du séquençage de l'ADN, de ses applications et de l'écosystème entrepreneurial qui l'entoure.

Publié dans : Santé & Médecine
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Le séquençage de l'ADN et ses applications

  1. 1. le séquençage de l'ADN et ses applications olivier ezratty conseil en stratégies de l’innovation, amateur en génomique olivier@oezratty.net, http://www.oezratty.net, @olivez Web2day, Nantes, 3 juin 2015
  2. 2. questions clés à quoi sert l'ADN ? comment fonctionne le séquençage de l'ADN ? combien ça coute ? quelles sont les startups du séquençage ? applications du séquençage et du génotypage ?
  3. 3. à quoi sert l'ADN ? hydrogène, oxygène, azote et phosphore
  4. 4. l’ADN est à l’origine de…
  5. 5. source : Anatomy & Physiology, http://cnx.org/content/col11496/1.6/ le fonctionnement de l’ADN dépend (notamment) de trois liaisons chimiques clés liaison phosphore- oxygène à haute énergie 693 kJ/mol liaisons oxygène -hydrogène et azote-hydrogène à basse énergie A:T = -54.5 kJ/mol G:C = -87.9 kJ/mol
  6. 6. réplication de l'ADN
  7. 7. topoisomérase II : l’enzyme « David Copperfield »
  8. 8. ARN polymérase ribosome spliceosome
  9. 9. ribosome = ARN enroulé autour d’une grosse protéine
  10. 10. mitochondries nucléole noyau ribosomes (petits points) cellule animale appareils de golgi endoplasme
  11. 11. ADN mitochondrial
  12. 12. fibres de chromatine Histone, nucléosome et nucléofilaments double hélice ADN chromosome (pendant la métaphase) télomères boucles de chromatine
  13. 13. comment fonctionne le séquençage de l'ADN ?
  14. 14. sélection extraction découpage multiplication sauf dans certaines méthodes de troisième génération séquençage lecture exploitation reconstitution du puzzle
  15. 15. méthode de Sanger 1975-2004 Amorce (primer) Séquénase (ADN polymérase) amorçage polymérisation fin de polymérisation dénaturation tri par taille sur gel Petits brins (terminaisons proches de l’amorce) Grands brins (terminaison éloignée de l’amorce) 2 à 4h, 50°C 15 mn
  16. 16. Illumina HiSeqX
  17. 17. 5,1 microns surface d’une unité de détection : 5,1 micron ^2, ce qui donne 38444 unités par mm2 Le chipset de production fait 17,5*17,5mm ce qui donne 306,25*38,4K = 11,7 millions d’unités. Thermo Fisher Ion Proton
  18. 18. Oxford Nanopore
  19. 19. génome de référence résultats du séquençage chaque ligne est un brin d’ADN reconstitué par réassemblage. Ils sont alignés par logiciel. polymorphisme polymorphisme erreur de séquençage
  20. 20. combien ça coute ?
  21. 21. data crunching !
  22. 22. + Personal Genomics
  23. 23. startups et usages du génotypage et du séquençage ?
  24. 24. investments in health related startups source : Crunchbase medical devices
  25. 25. Société Création Pays Levées de fonds Technologie Génération Status Geniatech 2009 USA 10 Nanopores 3G Acquis par Roche en 2014, pas encore en production Bionano Genomics 2003 USA 102 Nano channels arrays 3G Technologie disponible Nabsys 2004 USA 84 Solid-state 3G Toujours pas disponible. Genapsys 2010 USA 45,5 Nanopores 3G Toujours pas disponible. Quantapore 2009 USA 35 Nanopores, optical readout 3G Toujours pas disponible. Gnubio 2009 USA 23 Microfluidique 3G Acquis par Bio-Rad Labs en avril 2014 Stratos Genomics 2007 USA 21 Sequencing by Expansion (SBX) 3G Roche a investit dedans. Genia Technologies 2009 USA 10,4 Nanopores 3G Toujours pas disponible. ZS Genetics 2005 USA 2,4 Microscopie électronique 3G Toujours pas disponible. QuantuMDx 2008 USA 22 Nanowires arrays 3G Toujours pas disponible. Oxford Nanopore 2005 UK 270 Nanopores, electro-readout 3G Très bientôt disponible Helicos Biosciences 2003 USA 10 Single molecule sequencing 3G IPO en 2007, Chapter 11 en cours SeqLL 2013 USA 1 Single molecule sequencing 3G Achète l'IP de Helicos Biosciences en 2014. VisiGen 2004 USA ? Parallel single molecule sequencing 3G Acquis par Life Technologies en 2008 et abandonné. Ion Torrent 2007 USA 50 Semiconductor and microwells 3G Acquis par Life Technologies en 2010, abandon du séquencage complet du génome humain Agencourt Personal Genomics ? USA ? Ligation (SOLID) 2G Acquis par Allied Biosystems en 2006, qui a lui-même fusionné avec Invitrogen en 2008 pour créer Life Technologies Life Technologies Corp 2008 USA ? Starlight Quantum dots 3G Acquis par Thermo Fisher Scientific en 2014, issu de la fusion de Applied Biosystems et Invitrogen Thermo Fisher Scientific 2006 USA ? NanoDrop 3G Fusion de Thermo Electron Corporation et Fisher Scientific Illumina 1998 USA N/A Ligation 2G 70% du marché des séquenceurs de génome complet en 2014 Solexa 1997 UK 172 Oligo ligation 2G Acquis par Illumina en 2007 Base4 2012 UK ? Single molecule sequencing 3G Toujours pas disponible. 454 Life Sciences 2000 USA ? Fluorescence 2G Acquis par Roche en 2007. Technologie abandonnée en 2014. mort dispo pas dispo
  26. 26. génotypage séquençage données générées variantes standards d’un nucléotide dans les gênes séquences complets d'ADN avec éventuel focus sur des gênes ou des exons coût en 2015 < $100 > $1000 usages test de paternité police scientifique tests prénataux compatibilité pharmacologique tests plus précis sur risques pathologiques recherche avantages rapide pas cher lent plus fiable inconvénients moins fiable plus couteux
  27. 27. Illumina HiSeq + HumanOmni Beadchips
  28. 28. 570K SNPs variantes connues d’une nucléotide dans les exons
  29. 29. applications du séquençage et du génotypage ?
  30. 30. tests de compatibilité pharmacologique
  31. 31. génotypage pour tests prénataux ou préconception
  32. 32. séquençage
  33. 33. séquençage du microbiome humain par métagénomique
  34. 34. dystrophine
  35. 35. à venir… eugénisme guérir des cancers traiter des maladies rares lutter contre le vieillissement créer des OGM plus sûrs
  36. 36. petite bibliographie Molecular and Cells Biology for Dummies (René Fester Fratz) Cell and Molecular Biology, 6th edition (1465 pages !) The Myth of Junk DNA (Jonathan Wells) http://biochemical-pathways.com/#/map/2 http://www.wired.com/2015/03/gene-sequencers/ http://www.medgadget.com/2015/03/nanopore-dna-sequencing-and- raspberry-pi-combine-for-real-time-environmental-studies.html http://www.oezratty.net/wordpress/2012/technologies-sequencage-genome- humain-1/ http://www.oezratty.net/wordpress/2015/derive-exponentielles-3/ http://www.ipc.nxgenomics.org/newsletter/no11.htm
  37. 37. rendez-vous au Web2day 2016 pour un autre sujet décoiffant !

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