GenapSys Sequencer
Компактный секвенатор на основе электронной (безоптической) детекции нуклеотидов с использованием полупроводникового CMOS-чипа. Не требует флуоресцентных меток и оптической системы. Компания GenapSys прекратила операционную деятельность в 2022 году после патентного спора с Illumina.
ООО «Спин Аналитика» не осуществляет продажу оборудования. Платформа является информационно-навигационным сервисом.
Ключевые характеристики
| Тип | Компактный настольный секвенатор (NGS) |
| Форм-фактор | Компактный настольный |
| Время запуска | От 2 до 24 часов (в зависимости от длины ридов) |
| Формат данных | FASTQ |
| Точность чтения | >Q30 для >80% оснований (вне гомополимеров) |
| Длина ридов (макс) | До 150 п.н. |
| Мультиплексирование | Поддержка индексирования, до 96 образцов |
| Проточные ячейки/чипы | Одноразовый CMOS-полупроводниковый чип |
| Выход данных за запуск | До 2 Гб |
| Программное обеспечение | Встроенное ПО управления и base calling |
| Количество ридов за запуск | До 16 млн |
| Технология секвенирования | Электронная (безоптическая) детекция на CMOS-полупроводниковом чипе |
Описание
Назначение
GenapSys Sequencer был разработан как компактный и доступный настольный секвенатор для небольших лабораторий, точек оказания медицинской помощи и полевых условий. Принципиальное отличие от большинства NGS-платформ: полностью электронная детекция без оптики и флуоресцентных меток.
Место в линейке
GenapSys Sequencer являлся единственным коммерческим продуктом компании. Прибор позиционировался как самый компактный и простой в использовании NGS-секвенатор. Целевой сегмент: таргетное секвенирование, ампликонное секвенирование и небольшие геномы.
Принцип работы
В основе технологии лежит полупроводниковый CMOS-чип с массивом наносенсоров. Каждый сенсор регистрирует электрический сигнал, возникающий при инкорпорации нуклеотида в растущую цепь ДНК. Нуклеотиды подаются циклически (по одному типу за проход), и сигнал регистрируется электронно.
Отсутствие оптической системы, камер и флуоресцентных меток радикально упрощает конструкцию прибора. Это снижает стоимость, габариты и энергопотребление. Электронная детекция обеспечивает потенциально неограниченную длину ридов, так как не страдает от фазовой деградации флуоресцентного сигнала.
Позиция на рынке
Компания GenapSys прекратила операционную деятельность в 2022 году. Причиной стало проигранное патентное разбирательство с Illumina, по итогам которого суд признал нарушение патентов Illumina и запретил продажу приборов. GenapSys подала заявление о банкротстве (Chapter 7). Технология электронного секвенирования остаётся предметом академического интереса.
Ключевые технологии
Электронная детекция (Electronic Sequencing)
Принцип основан на регистрации электрического сигнала при включении нуклеотида в растущую цепь ДНК. Полупроводниковый сенсор фиксирует изменение электрического поля вблизи молекулы ДНК. В отличие от Ion Torrent, который измеряет изменение pH (выделение протона), GenapSys использовала собственный механизм электронной детекции.
Отсутствие флуоресцентных меток исключает фотообесцвечивание, фазовую рассинхронизацию и необходимость в дорогостоящей оптике. Электронный сигнал регистрируется непосредственно, без промежуточных этапов преобразования.
CMOS-чип
Секвенирующий чип изготавливается по стандартной CMOS-технологии, используемой в производстве интегральных микросхем. Каждый чип содержит миллионы наносенсоров, каждый из которых анализирует одну молекулу ДНК. Производство на стандартных полупроводниковых фабриках обеспечивает масштабируемость и низкую себестоимость.
Плотность сенсоров на чипе определяет пропускную способность. Миниатюрные размеры сенсоров позволяют размещать миллионы элементов на чипе площадью в несколько квадратных сантиметров.
Микрофлюидика
Интегрированная микрофлюидическая система обеспечивает циклическую подачу нуклеотидов и промывочных растворов на поверхность чипа. Малые объёмы реагентов (микролитры) снижают расход расходных материалов. Простая флюидика без оптических компонентов упрощает обслуживание.
Программная обработка
Base calling выполнялся на основе анализа амплитуды и формы электрического сигнала. Алгоритмы обрабатывали данные в реальном времени непосредственно на приборе. Вычислительные требования минимальны благодаря отсутствию обработки изображений.
Для кого подходит
- Таргетное секвенирование панелей генов клинического значения
- Ампликонное секвенирование для генотипирования
- Секвенирование малых геномов бактерий и вирусов
- Идентификация патогенов в точках оказания медицинской помощи
- Эпидемиологический надзор за инфекционными заболеваниями
- Полевые исследования в условиях ограниченной инфраструктуры
- Обучение основам секвенирования в образовательных учреждениях
- Проверка результатов других секвенирующих платформ (валидация)
Особенности эксплуатации
Программное обеспечение
Встроенное ПО обеспечивало управление прибором, сбор данных и первичный анализ (base calling) в реальном времени. Интерфейс был ориентирован на простоту использования без специальной подготовки. Данные экспортировались в стандартном формате FASTQ.
Требования к установке
Компактный настольный форм-фактор, минимальные требования к пространству. Отсутствие оптических компонентов исключало необходимость защиты от вибрации и внешнего света. Электропитание: стандартная сеть, низкое энергопотребление.
Обслуживание и расходные материалы
Основные расходные материалы: одноразовые CMOS-чипы и реагентные картриджи. Отсутствие оптической системы снижало требования к калибровке и обслуживанию. Конструкция была рассчитана на минимальное обучение оператора.
Ограничения
- Компания прекратила деятельность в 2022 году: приборы и расходные материалы недоступны
- Низкая пропускная способность, непригодная для WGS или масштабных проектов
- Ошибки в гомополимерных участках (аналогично Ion Torrent)
- Ограниченная установленная база и минимальное число публикаций
Области применения
Сравнение с аналогами
Genexus использует ионно-полупроводниковое секвенирование (измерение pH) и ориентирован на клиническую диагностику с полной автоматизацией от библиотеки до результата. По пропускной способности Genexus значительно превосходит GenapSys. Genexus активно поддерживается крупной корпорацией Thermo Fisher Scientific, имеет регуляторные одобрения и развитую экосистему.
iSeq 100 является компактным настольным секвенатором Illumina начального уровня (до 4 млн ридов). Оба прибора ориентированы на таргетное секвенирование и малые геномы. iSeq 100 использует оптический SBS на CMOS-сенсоре, GenapSys применял безоптическую электронную детекцию. iSeq 100 продолжает активно продаваться и поддерживаться.
MinION использует нанопоровое секвенирование с электронной детекцией (измерение ионного тока), но принципиально иной механизм: одиночная молекула ДНК проходит через белковую нанопору. MinION обеспечивает длинные риды (сотни килобаз) при меньшей точности одиночного чтения. GenapSys генерировал короткие риды с более высокой консенсусной точностью.
Частые вопросы
Можно ли приобрести GenapSys Sequencer сейчас?
Нет. Компания GenapSys прекратила деятельность в 2022 году после проигранного патентного спора с Illumina и подала заявление о банкротстве (Chapter 7). Приборы, расходные материалы и техническая поддержка недоступны. Карточка сохранена как справочный материал об электронной технологии секвенирования.
Чем электронная детекция GenapSys отличается от Ion Torrent?
Обе технологии используют полупроводниковые чипы и не требуют оптики. Ion Torrent (Thermo Fisher) измеряет изменение pH среды при высвобождении протона в ходе инкорпорации нуклеотида. GenapSys использовала иной механизм электронной детекции, регистрируя изменение электрического поля вблизи молекулы ДНК. Обе технологии имеют общую проблему с точностью в гомополимерных регионах.
Почему GenapSys прекратила деятельность?
В 2022 году суд признал, что GenapSys нарушила патенты Illumina, связанные с технологией секвенирования. Был выдан судебный запрет на продажу приборов и расходных материалов. Компания не смогла продолжить коммерческую деятельность и подала заявление о банкротстве по Chapter 7 (ликвидация). Интеллектуальная собственность GenapSys была впоследствии приобретена на аукционе.
Дополнительные материалы
Коды для госзакупок
Возможные коды ОКПД2 для закупки данного оборудования по 44-ФЗ и 223-ФЗ. Выбор кода зависит от назначения и контекста закупки.
Коды КТРУ регулярно обновляются Минфином и зависят от конкретных характеристик закупаемого оборудования (автоматическое/полуавтоматическое, с охлаждением/без и т.д.). Актуальные коды КТРУ доступны только в Единой информационной системе закупок.
Информация о кодах ОКПД2 носит справочный характер. Коды приведены в качестве примера возможных вариантов классификации данного оборудования. Выбор кода, его соответствие нормативно-правовым актам и целесообразность применения определяются заказчиком самостоятельно. ООО «Спин Аналитика» не несёт ответственности за некорректное применение указанных кодов при осуществлении закупочных процедур.