Optische module van Illumina HiSeq
Heb je altijd al willen weten hoe men DNA leest? Deze optische module (links vanboven, het witte gedeelte onder het scherm) is een belangrijk onderdeel van het HiSeq 1500 apparaat van Illumina. Dit apparaat lijkt misschien op een combinatie van een computer en een printer maar eigenlijk dient het om de volgorde van basen te bepalen. Er bestaan vier verschillende basen die een dubbele helix vormen en zijn een belangrijk onderdeel van het DNA . De bepaling van de volgorde van basen noemt men ook wel DNA-sequencing. Sinds de ontwikkeling van DNA-sequentiebepaling in 1975 onderging deze methode een grote evolutie. Aanvankelijk was dit proces duur en arbeidsintensief, tot de komst van Next Generation Sequencing (NGS) in 2005. Dit toestel kan miljoenen DNA-sequenties gelijktijdig uitlezen. Het betekende een gigantische vooruitgang in het genetisch onderzoek.
De module bevat optische componenten die dubbele oppervlaktebeeldvorming van de flowcell mogelijk maken. Een grote hoeveelheid DNA-fragmenten worden op een glazen plaatje gebonden, ook wel drager of flow cell genoemd. Tijdens de aanmaak van DNA-fragmenten labelt het apparaat de ingebouwde met vier verschillende kleuren fluoroforen voor de vier verschillende basen. Een laser bestraalt deze ingebouwde fluoroforen via spiegels en lenzen. Vervolgens zal een bepaalde golflengte licht uitgestraald worden. Dit licht wordt via andere spiegels en lenzen opgevangen in de detector voor analyse van de basen. Het resultaat wordt verwerkt, gefilterd en gesorteerd voor verder genetische analyse.
Illumina was met het HiSeq toestel wereldwijd het eerste bedrijf dat een gebruiksvriendelijk, geautomatiseerd toestel op de markt bracht voor Next Generation Sequencing. In 2012 installeerde de dienst Centrum Medische Genetica (CMG) in Antwerpen een HiSeq toestel. Hierdoor was het een van de eerste onderzoeksinstellingen in Antwerpen die Next Generation Sequencing kon toepassen. Na de productie van de eerste HiSeq 1500 toestellen kwamen al snel nieuwere modellen uit. Deze waren efficiënter en goedkoper, waardoor de nieuwere apparaten de HiSeq in 2017 op de dienst CMG vervangden. Vanaf 2023 werd de uitgave van de HiSeq 1500 stopgezet.
Veel toestellen in moderne laboratoria zijn zogenaamde black boxes of gesloten dozen die weinig tot de verbeelding spreken. Met het tonen en bewaren van dit onderdeel willen we de werking ervan demonstreren. Daarnaast willen we ook het belang ervan benadrukken en de pioniersrol die Universiteit Antwerpen speelde in de beginjaren van Next Generation Sequencing aanduiden. Ondanks de korte periode waarin men het toestel gebruikte, verschafte het ons toegang tot een enorme waaier van nieuwe toepassingen. Het is intussen mogelijk om het volledige humaan genoom te lezen voor 300 dollar in slechts enkele dagen tijd, wat veel goedkoper en sneller is dan vroeger.
Wil je meer weten over de toepassingen van Next Generation Sequencing?
Tekst: Charlotte Claes