Секвенирование ДНК в домашних условиях: как на коленке собрать прибор за 10 миллионов

Всем привет, меня зовут Александр Соколов, и я хочу рассказать, как сделал дома секвенатор – прибор для расшифровки ДНК. Рыночная цена такого прибора составляет около 10 миллионов рублей.

image

Краткий экскурс в генетику. Если вдруг вы помните, в 2003 г. было сделано сенсационное заявление: ученые, наконец, расшифровали геном человека. Геном построен из ДНК, а ДНК – это исходный код организма. ДНК представляет собой двойную цепочку, состоящую из 4-х видов нуклеотидов, которые повторяются в геноме человека порядка 3 млрд. раз. Так же, как в битах зашифрована вся информация на вашем компьютере, в нуклеотидах зашифрована инструкция о сборке всех белков человеческого тела. То есть зная, в какой последовательности расположены нуклеотиды в ДНК, мы теоретически можем собрать все необходимые белки и получить модель человека. Так вот в стандартном понимании ученые не расшифровали ДНК, а просто перевели химическую последовательность в набор нулей и единиц на компьютере. Что делать с этим дальше – отдельный разговор. Например, на данный момент нам ясна функция лишь 5% всего массива генома (это кодирование белков). Чем занимаются остальные 95%, можно только предполагать.

В 2003 году стоимость секвенирования ДНК человека составляла около 100 млн долларов. С течением времени эта цифра уменьшалась и сейчас она приближается к тысяче долларов. Вы платите, вашу ДНК секвенируют и отдают вам жесткий диск с 3 ГБ информации – вашим геномом в цифровом виде.

Сегодня на рынке представлено три основных секвенатора. Самый производительный, Hiseq, и его приемник NovaSeq, обеспечивает самое дешевое (флуоресцентное) секвенирование. Один его запуск длится несколько дней, и за это время обрабатываются геномы сразу нескольких человек. Однако сам запуск стоит около десятка тысяч долларов. К слову, и сам прибор стоит порядка $1 млн, а, поскольку устаревает он примерно за 3 года, для того, чтобы он окупился, он должен приносить вам $1000 в день.

Второй прибор появился на рынке буквально прошлым летом. Он называется Nanopore и базируется на очень интересной технологии, когда ДНК секвенируется путем пропускания через нанопору. Самый дешевый вариант Nanopore позиционируется как одноразовый домашний секвенатор и стоит $1000.

Третий прибор – PGM, полупроводниковый секвенатор, который стоит $50 000 у себя на родине и около 10 млн рублей (с доставкой, растаможиванием и т. д.) в России. Процесс секвенирования на нем занимает порядка нескольких часов.

Что ж, десяти миллионов у меня не было, а PGM захотелось. Пришлось сделать самому. Сначала вкратце о том, как происходит полупроводниковое секвенирование. Вся цепочка ДНК делится на фрагменты длиной по 300-400 нуклеотидов, называемые ридами. Затем риды прикрепляются к маленьким сферам и многократно копируются – в итоге на каждой сфере «висит» целый пучок одинаковых фрагментов ДНК. Копирование нужно для усиления сигнала от каждого конкретного рида. Набор разных сфер называется библиотекой ДНК.

Сердцем PGM является одноразовый чип – матрица, похожая на матрицу в фотокамере, только вместо пикселей, реагирующих на свет, здесь pH-транзисторы, реагирующие на изменение кислотно-щелочного баланса. Полученная библиотека ДНК загружается на чип, содержащий 10 млн лунок, на дне каждой из них находится pH-транзистор. В лунку умещается только одна сфера и, следовательно, риды только одного типа (с одной определенной последовательностью нуклеотидов). Далее на чип подаются реагенты таким образом, чтобы ДНК начала себя копировать. А копируется она линейно, то есть нуклеотиды прикрепляются к вновь создаваемой цепочке в том порядке, в котором они стоят в материнской цепочке. Поэтому на чип подается один тип нуклеотидов – и тут же фиксируется изменение pH в некоторых лунках (это значит, что в них произошло присоединение данного нуклеотида). Далее подается другой тип нуклеотидов и фиксируется изменение pH в лунках и т. д. Таким образом, подавая на чип все 4 типа нуклеотидов много раз, мы можем получить информацию о последовательности нуклеотидов в каждом риде. Затем математическими способами прочитанные короткие отрезки собираются на компьютере в единую цепочку. Чтобы собрать ее более-менее уверенно, каждый рид нужно прочесть примерно по 100 раз.


Рис.1. Полупроводниковое секвенирование

Теперь разберемся, из чего состоит сам прибор. Имеется, как мы уже знаем, чип, а также система подачи реагентов и материнская плата. Все секвенирование ведется именно на чипе – остальной аппарат только передает на него определенные сигналы, подает реагенты, считывает с него аналоговые сигналы, оцифровывает их и гонит полученный поток информации на компьютер, где данные накапливаются и обрабатываются.


Рис. 2. Устройство секвенатора

Чип позиционируется как одноразовый и после использования выкидывается. Соответственно, там, где работает PGM, такие чипы можно достать бесплатно в любом количестве. Зачем их доставать, спросите вы? Дело в том, что чип мне уже удалось использовать многократно. По сути он вечен: достаточно хорошо промывать его – и можно применять вновь и вновь. По точности работы он ничем не будет отличаться от нового. Сама моя идея заключалась в том, чтобы сделать прибор под этот условно бесплатный чип.

Итак, передо мной встала задача реверс-инжиниринга чипа. Разумеется, никакой документации на заветную микросхему найти было нельзя – производитель не собирался делиться секретами производства, а хотел спокойно продавать свои приборы за $50 000. Для начала я сделал самое очевидное и простое: прозвонил контакты тестером. Стало ясно, где расположены цифровые и аналоговые входы-выходы, питание и прочее. Кое-какую информацию удалось почерпнуть из патентов на чип. Но всего этого, понятно, было недостаточно для создания полноценного продукта. Я еще повозился с чипом, проверял разные свои догадки, поэкспериментировал с подачей сигналов, но никуда принципиально не продвинулся. Пришлось поставить проект на паузу.


Рис. 3. Прозвонка чипа

А затем внезапно на Habrahabr мне попалась статья известного блоггера BarsMonster о том, как он делает реверс-инжиниринг чипов! Воодушевился, написал ему, написал другим энтузиастам, отправил запрос в Киев, где занимались фотографированием чипов. Из Киева ответили, что полировать по слоям они не умеют, могут только отснять верхний слой, а так как мой чип – многослойный, будет не понятно, куда идут дорожки от контактов. Потом познакомился с одним американцем, который тоже занимается реверс-инжинирингом чипов, послал ему свои микросхемы, но и тут дальше фотографирования верхнего слоя дело не пошло. Затем наткнулся в интернете на статью про тех, кто смог отреверсить чип Sony PlayStation и пр. («Слава героям!» и вот это все, если кто в курсе). Решил написать им с вопросами, нашел их ники – и тут же понял, что один из них мне знаком. Недавно товарищ свел меня со своим другом, который «тоже занимается генетикой на любительском уровне», мы пообщались с этим другом в Skype и на этом диалог закончили. И вот я понимаю, что мой новый приятель – мегакрутой мастер реверс-инжиниринга чипов. Тут же написал ему. Однако выяснилось, что, хоть помочь он и готов, у него нет микроскопа. Снова тупик.

А через несколько месяцев нужный микроскоп нашелся в соседней лаборатории! Правда, встроенная в него камера была ужасной, я фотографировал на мобильный телефон через окуляр и получал снимки вот такого качества:


Рис. 4. Чип под микроскопом

Затем на последний Новый год отличный микроскоп за 130 тыс. появился у меня на работе (я – специалист по квантовой криптографии). Мечты сбываются. Наконец, я смог нормально сфотографировать чип сверху.


Рис. 5. Мой рабочий микроскоп

А потом… Потом мне все-таки пришлось самому освоить технику его полировки. Трудность полировки заключается в том, чтобы снимать слои металла толщиной порядка 1 микрона – при этом ширина чипа составляет 1 сантиметр. Для сравнения скажу, что это примерно то же, что допустить на 1 км погрешность не более 10 см. Я очень старался. Результаты моих трудов представлены на следующем фото:


Рис. 6. Реверс-инжиниринг под оптическим микроскопом

Довольно хорошо видны нижний кремниевый слой, верхний слой с транзисторами, первый, второй, третий и четвертый слои металла.

Чип состоит из повторяющихся зон (типа сдвиговых регистров), и по таким картинкам было очень удобно его анализировать: сразу становилось ясно, что происходит на разных слоях. Я «отреверсил» самые «нафаршированные» участки с обилием логики, которые многократно повторялись. Но самым сложным оказалось отследить трассы, идущие по всему чипу, понять, какой внешний контакт к чему относится. С новогодних праздников до конца февраля, я, вооружившись новым прекрасным микроскопом, корпел над этой задачей – сидел на работе до десяти ночи, «реверсил», думал. И тут произошло новое чудо: товарищ смог организовать бесплатную фотосъемку чипа по слоям на электронном микроскопе в МИРЭА. «Фотосессия» крохи в 1 кв. см представляла собой 50 ГБ черно-белых фотографий.

Теперь все эти отдельные фотографии нужно было каким-то образом объединить в одну целую картинку. Чуть ли не в тот же день я написал на «питоне» программу, которая генерировала HTML-файл – при его открытии в браузере я получал требуемое. (Кстати, самая старая 10-я Opera справилась с этим лучше всего, рекомендую!) Затем на javascript написал еще одну программу, позволяющую сравнивать слои, плавно переходить между ними, выравнивать их, подбирать масштаб и т. д. Наконец, в моих руках были все инструменты для решения главных задач. Я отследил трассы, пронизывающие чип, и восстановил всю его структуру до последнего транзистора.

Еще одна фотография среза чипа, сделанная под рентгеном (в МИРЭА):


Рис. 7. Съемка под электронным микроскопом

Хорошо видны лунки, куда попадают сферы с ридами. Ниже располагаются три слоя металла, а еще ниже – слой с транзисторами.

Следующим этапом борьбы за светлое будущее стало создание под чип материнской платы. Спроектировал ее и отправил заказ на производство. А пока суд да дело использовал для работы с чипом плату «Марсоход-2» с FPGA. (FPGA – это, грубо говоря, массив из 10 000 универсальных логических элементов; программируя FPGA, мы можем получать любую логическую схему, легко обрабатывающую гигабитные потоки информации.) Прошивку для FPGA я написал сам, а кроме того, для динамического управления системой написал софт, который задает всю конфигурацию для FPGA. Потом вновь образовался полугодовой перерыв (ездил в командировку на Байкал, готовил в лаборатории установку, которую демонстрировали Путину). Но в конце концов звезды сошлись: у меня появилось время, приехали готовые платы – и я собрал свою систему.


Рис. 8. Создание «железа»

Подал все необходимые сигналы и – о, чудо! – увидел на осциллографе сигнал с чипа. (Осциллограф я купил когда-то за 6 000 рублей на eBay, еще 1 000 стоила прошивка к нему.) На картинке хорошо видны пятна – капельки какого-то реагента.


Рис. 9. Сигнал с чипа на осциллографе

Теперь мне нужно было придумать, как оцифровать эту картинку и передать ее на компьютер. Я собрал вот такую установку:


Рис.10. Схема прибора


Рис. 11. Готовая установка

Есть компьютер, который подает данные управления на плату с FPGA. Плата генерирует цифровые сигналы и отправляет их на чип. Сигнал с чипа идет на усилитель, далее – на АЦП на плате, оцифровывается и передается через COM-порт на компьютер. Вообще, пропускная способность COM-порта невелика: 15 килобит в секунду (т. к. в одном чипе находится от 1 млн до 10 млн «пикселей», а максимальная скорость передачи – 115200 бод). Тем не менее картинка на компьютер в итоге попадает.


Рис. 12. Обработанный сигнал на компьютере.

На фото выше видно, что, когда на использованный б/у-шный чип подается библиотека ДНК, чип заполняется неравномерно: по краям – в меньшей степени. Разные цвета обусловлены разным напряжением на pH-транзисторах. То есть мы можем ясно различить те лунки, куда попали сферы с ридами – впоследствии это поможет нам контролировать промывку чипа.

Соответственно, следующей задачей стала промывка чипа. Нужно было добиться, чтобы он стал, как новый. К счастью, у меня имелся совершенно новый чип в качестве референсного образца. На илл. А видно, что в активной области такой чип практически одного цвета (вертикальные повторяющиеся полосы – это просто шумы, наводки).


Рис. 13. Промывка чипа

На рис. 13 B неудачно промытый чип – он разноцветный. На рис.13 D – использованный, но хорошо промытый чип. Видно, что градиент по краям исчез. Тем не менее стоило бы еще доказать, что он действительно чистый и может использоваться повторно.

Поскольку библиотеки ДНК прикрепляются к танталовому покрытию чипа в кислой среде и открепляются – в щелочной (то есть при высоком pH), то чип промывается с помощью специальных полуавтоматических пипеток растворами с разными pH. На сегодняшний день мне удалось добиться практически полной очистки чипа.

У меня интересовались, почему, когда я полностью разобрался в структуре чипа, я не стал заказывать его изготовление, а предпочел по-прежнему искать и доставать б/у-шные, возиться с их промывкой и т. п. Да потому, что разработка микросхемы стоит огромных денег, миллионы долларов, и солидная часть этой суммы уходит на физическую отладку полученного продукта: подгонку, настройку всех параметров транзисторов и т. д. То есть просто скопировать логическую схему – недостаточно. Поэтому я беру условно бесплатную, уже готовую – спроектированную, изготовленную, отлаженную – микросхему и таким образом экономлю значительные средства, серьезно удешевляю проект.

Следующей моей задачей было собрать более продвинутый прибор, который позволял бы быстрее передавать информацию на компьютер и при этом не состоял бы из огромного количества отдельных плат.


Рис.14 Разработка следующей версии прибора

Я взял новую плату с FPGA – на том же кристалле здесь было 2 ARM-ядра с Linux, имелся Gigabit Ethernet и прочие «плюшки», но зато, в отличие от предыдущего варианта, не было АЦП. Позже спроектировал еще одну плату, с высокоскоростными АЦП и всеми другими необходимыми элементами. Запустил – все заработало.

Что осталось сделать для появления финального прибора? Всего три вещи.

Первое. Нужен гигабитный интернет, быстрая передача данных на компьютер. Это я реализовал буквально вчера.

Второе. Система подачи реагентов. Проектирование специального клапана уже в процессе.

Третье. Софт для обработки информации с чипа. С ПО пока есть вопросы, поэтому приглашаю к сотрудничеству программистов.

Финальный прибор стоит 10 млн рублей. Себестоимость секвенирования составляет несколько тысяч долларов. Чипы обходятся от 100 до 1000 долларов – в зависимости от количества «пикселей» в них. (К слову, восстановление чипов само по себе может стать неплохим заработком, особенно учитывая, что для промывки нужно сделать лишь пару кликов.) Реагенты тоже покупаются, но в перспективе будут создаваться и они.

В общем все это очень интересно, но главное – за этим будущее. Сегодня биотехнологии занимают в мировом научно-техническом прогрессе то же место, что компьютерные технологии в 80-х гг. прошлого века. При этом секвенирование – одно из ключевых направлений для современной биологии и медицины. Ну и, конечно, биотехнологии – это очень прибыльно.

В последнее время на рынке появился полупроводниковый секвенатор S5, и в ближайшее будущие я планирую переключиться на него.

Буду рад пообщаться со всеми, кто захочет тем или иным образом поучаствовать в развитии этого проекта!
Проект был бы не возможен, без теоретической подготовки Владимира Зубова. Выражаю ему свою благодарность.
Спасибо за внимание!
Поделиться публикацией
Реклама помогает поддерживать и развивать наши сервисы

Подробнее
Реклама
Комментарии 189
  • +35
    Как скучно я живу. Удачи, даже не знаю в чем, да во всем вообще. Ваша энергия пошла в нужном русле. как мне кажется. Это нереально круто. Ждем продолжения.
    • +9
      Какая стоимость б/у чипа? Или их можно пачками из урны доставать?
      • +11
        Когда ждать на алиэкспресс?
      • +19
        Вы просто хардкорный маньяк в лучшем смысле этого слова… так на раз-два отреверсить спаять спроектировать… это ж какой объём знаний в голове держать то надо?
        • +4
          Это при чтении так кажется, так как всё сжато. А вы внимательно посмотрите сколько у автора это заняло времени. Очень упорный труд, который достойно вознаградился. Уважаю.
          • +3
            Да даже у людей знакомых с квантовой механикой и микробиологией с микроэволюцией это всё равно звучит как «Сейчас мы возьмём кусок адамантия потрём его криптонитом, смажем электролитом из грузинских конденсаторов...» и тыды…
            • +1
              Мало того, ещё и жена «отвалилась» в процессе…
              • 0
                Как знать — оно может и к лучшему…
          • –34
            Бизнес на этом, продают «ген мухаммеда» и «ген еврея», притом один и тот же. Лет пять назад стало модно «ген национальности» продавать. Расценки удивительны, прайслисты. В последнее время стихло или не так рекламируется.

            Кроме этих фейков можно как то практически применять?
            • +6
              Да. Начиная с 18 лет по обоюдному согласию вы можете использовать ДНК для саморепликации в гуманитарных масштабах.
              • 0
                Только когда репликант из мытого чипа получится негром с зелеными глазами, белыми волосами и ослиными ушами, не обижайтесь на автора.
              • +1
                Можете определить, ваши дети у жены или нет.
              • +5
                А потом производители отреверсенной железки его засудят… Патаму чта их права нарушелесь!!!
                • +1
                  Либо использовать б/у как-то запретят
                  • 0
                    Если бы я был мудаком-копирастом, то я бы просто выжигал чип в оригинальном устройстве. Как минимум, проблему б/у это решит.
                    • 0
                      С учетом того, что чип отреверсили, вполне могут появиться китайские аналоги.
                      • 0
                        Эм. Реверс восстанавливает как бы только логическую схему. Для производства такого же чипа надо еще пилить и пилить — по затратам будет чуть меньше, чем с нуля разрабатывать. Если бы китайцы видели в этом смысл, они бы уже давно купили чип и скопировали его сами)
                    • 0
                      ну лексмарк с картриджами в америке пролетел, так что есть надежда)
                  • +5
                    вот тоже интересное где брать все нужные ис?
                    • +43
                      Читая такие статьи чувствуешь себя тупым первобытным приматом.
                      • 0
                        Вот и у меня такие же ощущения.
                      • +8
                        Герой нашего времени. Преклоняюсь.
                        • –11
                          Вы не пробовали через нейросеть пропускать данные?
                          Не могли бы поподробнее рассказать как формируются данные?
                          • +19
                            Что значит «прогнать через нейросеть»?
                            Сеть на что должна быть обучена? И каким образом?

                            Часто вижу эту фразу «попробуй прогнать через нейросеть». Каждый раз ощущение, что написавшией её сичтает нейросеть некой крутой универсальной штукой, которая автоматически выдаст интересный результат на любых исходных данных.
                            Это не так. Сеть должна быть обучена. И только тогда она может что-то анализировать.
                            • –5
                              Это не так. Сеть должна быть обучена. И только тогда она может что-то анализировать.

                              Не совсем так, можно просто скормить сети данные и она построит какие-то группы (задача кластеризации). Например, разделит долгожителей и остальных или тех у кого талант к музыки и у кого нет. Анализируя полученные группы в теории можно тоже получить интересные результаты.

                              Можно например скармливать сети как геном, так болезни, увлечения, профессии и таланты, в теории она может сама найти интересные связи, даже если ее ничему реально не учить, просто отдавать сырые данные (любые вплоть до любви к огурцам).

                              Кстати, удивительно что никто не пытается сети скарвливать все данные о челевеке и геном, чтобы посмотреть результат.
                              • +9
                                Необученная — это с коэфициентами от балды?
                                Честно говоря первый раз слышу, что случайные коэфициенты могут делать какую-то полезную работу.
                                Звучит как бред… Впрочем, не возьмусь утверждать. Пойду курить актуальные материалы.
                                Спасибо за правку.

                                Garbage in - garbage out
                                image
                                • +1
                                  Обучение без учителя (самообучение, спонтанное обучение) — один из способов машинного обучения, при котором испытуемая система спонтанно обучается выполнять поставленную задачу без вмешательства со стороны экспериментатора. С точки зрения кибернетики, это является одним из видов кибернетического эксперимента. Как правило, это пригодно только для задач, в которых известны описания множества объектов (обучающей выборки), и требуется обнаружить внутренние взаимосвязи, зависимости, закономерности, существующие между объектами.

                                  случайные коэфициенты могут делать какую-то полезную работу.

                                  Они настраиваются, через определенное время они уже не случайны
                                  • +5
                                    А. Вот вы о чём. Ну так это просто один из способов обучения.
                                    • –1
                                      Ну так это просто один из способов обучения


                                      В данном случае есть просто получает некий набор сырых данных, и должна найти какие-то связи, при этом ей не говорят что она должна искать и не показывают примеры. В данном случае это именно «прогнать через сеть данные». Она, конечно, должна обучиться (то есть иметь какой-то достаточно большой набор данных), но это просто вопрос статистики, так как машинное обучение иметь смысл при достаточной выборке.
                                • +4
                                  Начнём с того, что этих данных у автора просто нет. Чтобы сделать то, о чём Вы пишете, надо иметь набор данных: Геном (3Гб), продолжительность жизни (т.е. брать геном надо у трупа), наличие таланта к музыке,… пр. И желательно на несколько сот тысяч человек. Ага. Автору пока есть чем заняться :-)
                                  • –1
                                    В данном случае, я отвечал не на предложение автору использовать машинное обучение, а на то что сети должны быть только «обученные» (то есть, что не может быть сети, которая обучится совсем сама).

                                    К тому же, конечно ставить глобальные цели вроде расшифровки всего генома при такой выборки бессмысленно, а вот если делать много анализов генома у сотен больных с определенной генетической болезнью (например, если это требуется по работе) и у сотен здоровых людей, то всего лишь загнав данные в систему машинного обучения — есть шанс найти корреляции генов и данной болезни, что может быть полезным (даже при том что корреляция еще не означает следствия). То есть глобальные цели — так не достичь, а локальные на медицинскую статью — вполне можно.
                                    • 0
                                      Вот и тема для стартапа: сделать библиотеку бесплатных днк-библиотек, openDNA.
                                      • 0
                                        Бренд занят — http://opendna.ai/, а идея давно не стартап — https://www.openhumans.org
                                        • 0

                                          Ну вот, всё опять придумано до нас :)

                                  • +1
                                    Автору нужно из сигнала матрицы «фотокамеры» получить кусочки ДНК длиной 300 нуклеотидов — «риды». Здесь и речи не идет о получении целого ДНК человека. Хорошо если вирус получится прочитать за несколько заходов.
                                    Нейросеть можно было бы обучить анализировать сигнал этой матрицы и собирать из них эти «риды», но для этого нужно точно знать, какой кусок ДНК там секвенируется априори для «обучения с учителем». И сделать скажем 10000 таких опытов с разными «точно известными» ридами, набрать базу обучения и тогда можно попробовать дать это нейросети.
                                    Судя по описанию, что чтобы прочитать один (один!) нуклеотид одного рида нужно капать на матрицу реагент нужного типа, а потом его смывать (судя по описанной технологии PGM), потом капать другой… то в домашних условиях получить такую выборку не видится возможным.
                                    • 0
                                      Микропоры всё же эффективнее. И тоже отлично распараллеливаются.
                                  • 0
                                    Я имел ввиду, что можно пред очищать данные если я праельно понял то данных с чипа идет много часть из них повторяется часть из за того что чип не совсем хорошо очищен может быть искажена. И с помощью нейросетей которые хорошо работают с искаженными данными, попытаться их вытащить.

                                    Для того чтобы развить свою мысль и попросил уточнить в каком виде приходят данные.
                                    • +3
                                      Что значит «прогнать через нейросеть»?

                                      Пффф! Очень просто!
                                      «Посмотреть в компьютере» же надо!
                                    • +1
                                      Мне кажется, вы не представляете какой там объем данных. Там SVM годы будет работать…
                                    • +22
                                      Вы сделали классическую работу целого советского НИИ в одиночку, очень круто. Единственная проблема в том, что надо сделать validation на большом количестве последовательностей чтобы быть уверенным в том, что полученные результаты достаточно точны. А когда и если вы решите эту проблему, то окажется, что сделанный прибор сильно устарел, и на рынке есть горздо более эффективные решения. Но проект замечательный!
                                      • +7
                                        Не согласен. На выходе НИИ была бы технология производства аналогов таких чипов в промышленных масштабах. А сейчас автор при всем к нему уважении, зависим от отходов коммерческих секвенаторов. Производители которых могут в любой момент сделать так, чтобы чипы нельзя было использовать повторно. Но к сожалению таков капитализм.
                                        • +7
                                          Чипы использовать повторно крайне чревато. В отличие от заправки картриджей косяки тут глазом увидеть невозможно.
                                          • 0
                                            Кто сказал глазом? Многократное промывание / тестирование.
                                            • 0
                                              Почему же? Многократное сравнение с результатами с нового чипа вполне себе даст понимание точности на БУ чипах при рассмотрении одинакового материала.
                                            • +2
                                              Ну ок, 2/3 работы — по спецификациям/схемам/послойным шаблонам сделать чип-клон таки намного проще, чем имея чип (без какой-либо обвязки) получить схему и разводку слоев, а также — протокол управления.
                                            • +3
                                              Вы слишком гипертрофируете. У меня на работе тоже каждый человек ведёт свою часть работы, которые в советские времена делало по доброй половине НИИ. А за пару месяцев мы делаем больше, чем раньше целые почтовые ящики пилили годами)

                                              Автор молодец, всё это способствует прокачиванию понимания многих вещей и вообще — когда узнаёшь что-то новое и делаешь сам — это чертовски интересно! Я понимаю — сам немножко такой)
                                            • +15
                                              Для меня эта статья подобна «Как собрать термоядерный реактор в чулане за 100$». Звучит просто невероятно!
                                              Куча вопросов родилась. Сколько времени ушло на реверс-инжиниринг чипа по фото? Делали это вручную, или есть какие то программы облегчающие построение схемы? И сколько элементов примерно в микросхеме? Насколько точным будет секвенирование ДНК в б.у. чипе? Спасибо большое!
                                              • +4
                                                Ну так-то не в чулане, у автора был доступ к лабораторному оборудованию всё-таки. Что, впрочем, не умаляет невероятной крутости того, что он сделал.
                                                • 0
                                                  Вам — сюда )
                                                  • +1
                                                    И причем тут радио-активный бой-скаут?
                                                • +22
                                                  Как подается биоматериал на анализ? Как ДНК извлекается из ядра? Как ДНК делится на сегменты? Так много вопросов, и так мало ответов. Да и вообще, чувствую себя пещерным человеком на лекции в ВУЗе.
                                                  • +1
                                                    Замечательно!
                                                    • +6
                                                      В этой технологии чип — одна из главных деталей, и один из самых дорогих расходников.
                                                      Как принтер, в котором картридж стоит относительно дорого.

                                                      Собственно и промывка чипов похожа на перезаправку картриджей — для частных лиц и отдельных способов применения промывка подойдет, но ни одна лицензированная лаборатория не будет использовать отмытые чипы в своей деятельности.
                                                      • 0
                                                        К принтерам производители «догадались» приспособить СНПЧ, и тут со временем наладят промывку и повторное использование. Вычислительные мощности ныне позволяют вытягивать информацию порой из отвратительных исходников. Путь чип станет не вечным, а на десяток-другой циклов — уже приятное удешевление.
                                                        • +1

                                                          Все же это гораздо более узкий рынок, чем принтеры.


                                                          Опять же вопрос в том, что для данного вида чипов автор подобрал промывку, а как промывать чипы со специфическими антителами, и не будет ли это дороже, чем покупать новые?.. Это тоже ставит вопросы о том, насколько этот рынок мытых чипов широк.

                                                          • 0
                                                            Ну не рассказывать же о том, как бизнес «ленится», став монополистом? Может некоторый стимул, в виде призрачных недорогих наборов для промывки, заставит выпустить более удобное и недорогое решение пораньше. Думаю рынок пока далек от насыщения, наверняка использование сильно сдерживает цена.
                                                            • +4

                                                              Недорогие наборы для промывки подойдут для энтузиастов, для "домашнего" применения, для некоторых видов исследований. Это относительно маленький рынок дня технологии, ну просто потому, что энтузиастов разного рода мало, для "домашнего" применения надо придумать прикладные задачи (это крайне сложно для такой узкоспециализированной системы), а исследователи обычно могут позволить себе покупать оригинальные расходники.
                                                              Повторюсь, что в медицинское применение "отмытых" чипов я не верю, так как это крайне зарегулированная сфера.


                                                              А сам пост автора меня наводит на мысли о жутком разрыве между возможностями современных технологий, их доступности и сложностью их осознания и понимания их возможностей. Одни люди разбираются в домашних условиях с, буквально, нуклеотидами, а другие боятся ГМО и верят в заговор учёных...

                                                              • +2
                                                                Думаю потенциальный рынок «домашних» исследований все же не мал. Селекционеров любителей и профессионалов хватает, неужели они откажутся от недорогого и удобного прибора, пусть даже с «китайским» уклоном? Правда нужно хорошее ПО и информационная база, но уже проще в развитии, когда есть что анализировать.
                                                                Ну или другие исследования, прорабатываем теорию на дешевых расходниках, а подтверждаем на оригинальных. Тоже ведь неплохая экономия.
                                                            • +4
                                                              Почему узкий-то? Определение генетических заболеваний — это очень востребованная штука.
                                                              Впрочем я и 1000 готов заплатить за это. А если будет 100$ — рынок значительно вырастет. ИМХО
                                                              • +1

                                                                Я к сожалению не знаком с применением секвенирования для прямого определения генетических заболеваний.
                                                                Насколько я знаю, сейчас используются маркерные методы, а расшифровка днк даёт только некоторую вероятность и/или склонность к заболеваниям, что, согласитесь, от диагностических методов далеко.


                                                                А рынок любопытствующих, которые готовы заплатить за свой профиль и знать свои особенности, включая склонность к патологиям, по моему мнению сейчас достаточно покрыт существующими компаниями, вроде того же Атласа.

                                                        • 0
                                                          максимальная скорость передачи – 115200 бод

                                                          921600 уже давно широко применяетсяя
                                                          • +1

                                                            Александр, Вы с этой идеей в компанию Синтол не обращались? Российский секвенатор по Сэнгеру они уже сделали совместно с Институтом аналитического приборостроения РАН — может и на полногеномный замахнутся.

                                                            • +10
                                                              Пожалуй, это самый интересный и, к сожалению, крайне редкий теперь вид публикаций на Geektimes.

                                                              Удачи вам Александр!
                                                              • +2
                                                                Мне тоже кажется, что автор где-то не там работает. Думаю, его уже взяли а карандаш хэдхнтеры.

                                                                И, да, Александр, это неимоверно круто. Удачи вам, и хватит изобретать велосипеды!
                                                                • +4
                                                                  Даа, впечатляет! Это не LM317 исследовать)
                                                                  Всё же правы биологи — мы живём в самой лавине третьей — геномной — революции. Осталось научиться интерпретировать все данные (или хотя бы бОльшую часть). Поскольку знаем мы сегодня крайне мало о регуляторных последовательностях и о межгенном взаимодействии.

                                                                  А вот видео, где Фёдор Кондрашов про эту технологию рассказывает, кому интересно (с меткой времени):

                                                                  • 0
                                                                    Потрясающе интересная лекция, заслушался и забыл про работу. Спасибо!
                                                                  • +2
                                                                    Вот оно будущее!
                                                                    Восхищаюсь проделанной вами работой и огромное спасибо за статью!
                                                                    Нечто подобное делали когда-то давно, когда техника была простая. Сами собирали компьютеры из рассыпухи, писали любительские ОС,… Теперь кажется что подобное уже невозможно, что сложность технологий давно превзошла тот порог, когда еще был возможен индивидуальный хакинг, кажется что сейчас для чего-то серьезного нужны огромные человеческие ресурсы и куча денег…
                                                                    А вы доказываете что это не так. Невероятно…
                                                                    А что вы планируете с этим делать дальше? Какие пути развития проделанной работы видите?
                                                                    • +2

                                                                      Да мне тоже интересно узнать как разделять ДНК на РИДы, копировать их и прикреплять к сферам
                                                                      и где брать сферы.
                                                                      А так после почти запущенного в гараже электронно микроскопа, уже перестаешь таким вещам как ревер инженеринг ИС удивляться.
                                                                      Возможностей все больше и лабораторные методы становятся доступными.
                                                                      Вот таким людям как автор надо доступ напрямую ко всему такому "богатству". И возможно не сбежит за границу и чегонибудь тут изоьбретет.

                                                                      • +2

                                                                        Для меня это была, пожалуй, лучшая статья на гиктаймсе за последнее время, читал, как приключенческий детектив. Даже страшно подумать, что Вы там показывали Путину, если у Вас такое хобби. С разводом тоже понятно: редкая женщина оценит такое хобби мужа. Мне только непонятно, почему Ваш прибор стоит 10 миллионов. И да, этот прибор тоже стоит показать Путину. Государство просто обязано этим заняться...

                                                                        • +19
                                                                          Государство просто обязано этим заняться...

                                                                          Запретить исследования в области генной инженерии без кучи разрешений и допусков?
                                                                          Простите вырвалось:(
                                                                          • +2

                                                                            Наш девиз непобедим:
                                                                            Запретим и не дадим!

                                                                            • +1
                                                                              Ага, и вообще — а чем это там сотрудник занимается в рабочее время на нашем оборудовании? Ещё и поздно уходит, режим работы нарушает — непорядок! =)
                                                                            • +3
                                                                              Давайте не будем про развод — мы не знаем ничего. Со стороны кажется, что у ребенка был бы отличный папа) А как оно там в семье, кто виноват и что делать — это их дело.
                                                                              Хотя доля правды есть — современные девушки, по крайней мере те, с котороыми я знакомился, абсолютно не впечатляются и по достоинству не оценивают серьёзные хобби мужчин. Может оно им кажется как игра в кубики (возится там со своими мЫкросхемами как дитё — нет чтобы деньги зарабатывать и BMW купить) и следует вывод о «недоросшем» мужчине — фиг его знает)
                                                                              • 0

                                                                                10 миллионов стоит не прибор автора, а оригинал, который он отреверсил.

                                                                                • 0
                                                                                  прочитайте четвёртый абзац снизу
                                                                                  • +1

                                                                                    Имеется в виду, что получается устройство, которое продают за 10 млн.


                                                                                    … по крайней мере, я в этом почти уверен.

                                                                              • +7

                                                                                Заодно и чип секвенировали.

                                                                                • +3

                                                                                  А почему осциллограф отображает картинку вместо волны, в каком он режиме?

                                                                                  • +3
                                                                                    Включен на выходе коммутатора — там последовательно ячейки переключаются, уровень каждой ячейки пропорционален измеряемой величине
                                                                                  • 0
                                                                                    Подозреваю что производители чипов в курсе того что их чипы многоразовые, но вероятно на данном этапе выгодней отсутствие системы очистки в аппарате.

                                                                                    И вот такие публикации очевидно приближают момент когда производители оборудования согласятся встраивать систему очистки в своё оборудование, радикально снизив тем самым стоимость секвенирования.
                                                                                    • +3

                                                                                      Одноразовые шприцы они тоже, теоретически, многоразовые. Дело не всегда в жадности производителя, но и в риске получения неправильного результата. Чем меньше манипуляций возложено на пользователя, тем он ниже.
                                                                                      А так, в молекулярной биологии раньше у нас и носики для дозаторов мыли. Застал ещё такие времена, может и сейчас где моют.

                                                                                      • 0
                                                                                        Ну, ИМХО в случае с чипом, качество отмывки можно проконтролировать, и потом, как мне видится тут заложена большая избыточность, для решения ситуаций когда в кодоне подряд идут одинаковые нуклеотиды…
                                                                                        А большая ли она, а достаточная-ли, и будет ли промытый чип менее достоверным это ещё и не факт.
                                                                                        • 0

                                                                                          Так раз промытый чип ничего не стоит, их можно сразу несколько использовать, результаты объединить.

                                                                                        • +1
                                                                                          Если речь идёт о диагностике заболевания живого человека то вероятно дешевле сделать один раз правильно, но если речь идёт о сотне другой лабораторных мышей над которыми ставятся опыты, возможно дешевле будет заморить лишний десяток мышей по ошибке и сэкономить пару сотен тыщ баксов на секвенировании.
                                                                                          • 0

                                                                                            Как research use only — вполне себе хорошая идея.

                                                                                        • +1
                                                                                          радикально снизив тем самым стоимость секвенирования.
                                                                                          Я бы сказал — прикрыв лазейку с повторным использованием чипов. Но тогда, я бы на их месте поменял все проданные аппараты на новые. И прекратил выпуск расходников к старым.
                                                                                        • +1
                                                                                          Грандиозно!
                                                                                          • 0
                                                                                            Интересно было бы по изучать статистическое распределение уровней сигнала с оных чипов в разном состоянии (новый\засраный\отмытый) дабы понимать, где шумы аналогового тракта, где косяки техпроцесса чипа, а где полезный сигнал, как выглядят переходные процессы…
                                                                                            … и насколько качественная нужна отмывка, может быть по аналогии с видео сенсорами, калибровка решает!
                                                                                            … а если отмывку интегрировать в процесс считывания, загрязнения\дефекты будут лишь замедлять процесс но не влиять на достоверность результата ИМХО
                                                                                            • –1
                                                                                              Есть подозрение, что процесс отмывки уже должен использоваться для калибровки, отбраковки новых чипов производителем. Обычные методы проверки цифровых/аналоговых чипов не гарантируют итогового качества, а вот эталонные процедуры как в статье автора и потом промывка с проверкой чистоты чипа вполне подойдет.
                                                                                            • 0
                                                                                              Я правильно понимаю что собрать это на компьютере мы можем только потому что большой объём генного материала разорвётся на разные риды и потом, т.к. они будут пересекаться можно будет собрать полную цепочку?
                                                                                              И для сколько-нибудь качественного сканирования потребуется секвентировать пару раз и запустить это дело на паре разных бу чипах. Тогда можно будет говорить о достоверности результата? Поддержать проект готов только финансово, будучи клиентом, когда будете готовы к приёму заказов пишите. Сколько это, кстати, примерно будет стоить?
                                                                                              • 0
                                                                                                Правильно, да не совсем… Если коротко, то новый или абсолютно промытый чип, даёт возможность секвенции более длинных цепей. Промывка автора, не вполне абсолютна, и перед тем как говорить о каком-либо результате, нужно попробовать прочесть что-нибудь коротенькое и известное, что бы понять масштабы явления, в смысле новый чип в среднем читает столько-то кодонов на пиксель, промытый столько-то.
                                                                                                Ибо чем длиннее цепи, тем больше вероятность того, что из них сложится что-то путное, и я так понимаю что если амплификация используется в оригинальном девайсе, то вопрос объективной необходимости именно новых чипов не праздный…

                                                                                                Грубо говоря, если у нас есть куча копий текста, разорванных по нескольким строкам, мы можем сложить целую книгу опираясь на взаимно пересекающиеся фрагменты, но если книга разорвана на отдельные слова, мы не соберём её никогда.
                                                                                              • +13
                                                                                                Очень интересно!
                                                                                                Я здесь про микроскоп не писал уже месяца два (уезжал по работе) но вот эта статья сильно мотивирует писать продолжение.
                                                                                                • 0
                                                                                                  Насколько полно идет мойка? Может быть так что остаток предыдущего теста повлияет на тест? Может быть, надо на двух разных чипах проводить тест и выкидывать неповторяющиеся фрагменты, это также должно значительно уменьшить требования к качеству мойки и теста.
                                                                                                  • –7
                                                                                                    Третье. Софт для обработки информации с чипа. С ПО пока есть вопросы, поэтому приглашаю к сотрудничеству программистов.

                                                                                                    Так и вижу blockchain нейросетей построенный на qubit вычислителях. Всегда готов, где записываться?
                                                                                                    • +6
                                                                                                      Не забудьте использовать Internet of Things умный дом из квадрокоптера, инвестируемый через краудфандинг. С ним всё становится лучше.
                                                                                                      • –6
                                                                                                        Не верю.
                                                                                                        К. С. Станиславский
                                                                                                        По моему разумению статья fake, вброс. Ни одного комментария автора. Литературно красиво, убедительно. Сомневаюсь, что описаное было исполнено.
                                                                                                        • +8
                                                                                                          Привет -) Заезжай в гости -)
                                                                                                          • 0
                                                                                                            Я не могу просто запросто заехать — я живу в Крыму(лучше Вы к нам). Откройте repo на github, попробуйте поставить ТехЗадание. Если вы действительно сделали то о чем пишете готов писать код на волонтерских/opensource условиях потому, что интересно. Я квалифицированный разработчик, у меня есть открытый код который можно посмотреть. Думаю я не один такой, тема интересна, но есть недоверие.
                                                                                                        • –3
                                                                                                          Согласен, заявленные навыки реверс-инженеринга и работы с FPGA рядом с неспособностью отличить килобиты от килобайтов смотрится достаточно подозрительно. Но люди разные бывают, так что не берусь ничего утверждать.
                                                                                                          • 0
                                                                                                            У несогласных действительно есть что возразить, или это просто стадное чувство заставляет жалких животных действовать в едином порыве, могущественно тыкая в минус?
                                                                                                    • 0
                                                                                                      Торт.
                                                                                                      • +1

                                                                                                        Желаю вам продолжать с той же увлеченностью. Результаты поражают.


                                                                                                        Оставлю здесь ссылку для читателей на страницу ещё одного увлеченного инженера: https://simplifier.neocities.org/


                                                                                                        Увлекательное чтение. Он в гараже работает над самодельными вакуумными диодами, триодами, создаёт солнечные батареи и т.д. Все только по делу, кратко, со схемами, графиками.

                                                                                                        • +1
                                                                                                          Респект и уважуха!
                                                                                                          • +11
                                                                                                            Как же скучно я живу. Один микроскоп в гараже собирает, второй ДНК секвенирует. Снимаю шляпу господа.
                                                                                                          • +5
                                                                                                            Спасибо, читается интересно.

                                                                                                            Но во-первых, не очень понятно где здесь собственно «домашние условия» и «на коленке». Из текста можно понять, что для работы использовалась аппаратура ценой не один миллион.
                                                                                                            Во-вторых, все написанное имеет смысл, если по соседству случайно оказалась днк-лаборатория, которая ежедневно выбрасывает старые чипы :) Вероятность можно прикинуть самостоятельно.
                                                                                                            В-третьих, между строк прочиталось что проект таки позиционируется как коммерческий, хотя тут может и ошибаюсь.
                                                                                                            • +2
                                                                                                              Из оборудования у меня было: Осцил ds-203 (на фото), микроскоп Биомед металлургический (можно было использовать и более простой), ну и паяльная станция. Работа помогла только микроскопом.
                                                                                                              Лабораторий таких, по крайней мере в Москве, довольно много.
                                                                                                              • +1
                                                                                                                Да, я тоже сначала подумал, что автор сам чип выростил.
                                                                                                              • +5
                                                                                                                O___O!!!

                                                                                                                Несколько вопросов:
                                                                                                                — Где планируете брать расходники (неспецифические и праймеры)?
                                                                                                                — Как планируете накапливать ДНК (есть ли у вас амплификатор)?
                                                                                                                — Есть ли механизм подачи/отмывки реагентов на чип?
                                                                                                                — Какую длину рида планируете достичь?
                                                                                                                — Какую скорость чтения планируете достичь?

                                                                                                                Да не забросают меня помидорами, но этот метод секвенирования тупиковый в плане гаражного самодельства — самого секвенатора недостаточно, и если амплификатор сейчас уже не редкость, праймеры в любом случае придется покупать у производителя. Да и ряд принципиальных ограничений (длина рида, скорость) — не выглядят внушающими оптимизма.

                                                                                                                Строго говоря, отмывка чипа может быть и не идеальной, достаточно программно метить грязные лунки как «битые пиксели», это снизит эффективность конечно, но пусть даже вдвое по сравнению с новым — для ваших целей это непринципиально.

                                                                                                                Как по мне, для частных лиц оптимальный вариант на сегодня — miniION от Oxford Nanopore. Стартовый набор тысячу USD, там прибор и два картриджа, один тестовый и один рабочий, при заказе картриджей оптом цена падает до 500 за шт. Длина рида — десятки тысяч нуклеотидов, не нужно никаких специфичных реагентов, подключил к ноуту и секвенируй, сколько памяти хватит. Плюс комьюнити. https://nanoporetech.com/products/minion

                                                                                                                • 0
                                                                                                                  Таки грязная ячейка — короткая ячейка? Там и так-то длинна не фонтан и нужна большая избыточность (амплификация и до фига ячеек), а тут ещё грязные. (хотя опять же без конкретных данных об этом трудно судить, но я чисто по картинкам, на глазок) Может никакая амплификация уже не поможет, тут собрать что-либо достоверное.

                                                                                                                  С нанопорами, да было бы интересней, они вроде то-же не вечные и это возможно то-же как-то лечится…
                                                                                                                  • +4
                                                                                                                    Грязная ячейка — не отмытая, там уже сфера со старым куском ДНК. Ее просто нужно маркировать, и не принимать во внимание.
                                                                                                                    Смысл такого секвенирования просто автор немного не раскрыл, необходим значительный объем пробоподготовки. Т.е. грубо: берем образец (кровь) — лизируем (разрушаем) клетки — отмываем ДНК — рубим ДНК на куски — добавляем праймеры (затравочные фрагменты, в данном случае они закреплены на микросферах) — проводим ПЦР в амплификаторе — получаем библиотеку ДНК — вносим ее на чип — запускаем реакцию (последовательное добавление чистых нуклеотидов и их смывание) — накапливаем данные, обрабатываем их.

                                                                                                                    Т.е. на секвенатор в данном случае подается ДНК уже предварительно порубленная на кусочки до 300 нуклеотидов длиной примерно, и в каждой лунке идет анализ своего фрагмента. Чем больше лунок — тем производительнее система. Так что «грязные» лунки просто ухудшают мощность чипа.

                                                                                                                    • 0
                                                                                                                      То есть нужны ячейки отмытые под чистую? Но на D мы их практически не видим!
                                                                                                                      Есть-ли возможность того, что «ОК у нас есть в ячейке некоторое дерьмо, мы примем его за 0 и продолжим» по аналогии с видео сенсорами?
                                                                                                                      • 0
                                                                                                                        Да, нужны ячейки отмытые полностью. Сигнал с грязной ячейки скорее всего приходить вообще не будет, я сомневаюсь, что после отмывания там осталось значимое количество реактоспособной ДНК, а если будет, то мы будем секвенировать старый образец. Нам нужно быть уверенными, что в ячейке сфера с теми ДНК, которые мы амплифицировали, а ячейка вмещает только одну сферу.
                                                                                                                        • 0
                                                                                                                          Интересно, хромпик для отмывания пользуют?.. Или чипы для этого слишком нежные?
                                                                                                                          • 0

                                                                                                                            а потом отмывать от хромпика? :)

                                                                                                                  • 0
                                                                                                                    Несколько вопросов:
                                                                                                                    — Где планируете брать расходники (неспецифические и праймеры)?
                                                                                                                    — Как планируете накапливать ДНК (есть ли у вас амплификатор)?
                                                                                                                    — Есть ли механизм подачи/отмывки реагентов на чип?
                                                                                                                    — Какую длину рида планируете достичь?
                                                                                                                    — Какую скорость чтения планируете достичь?

                                                                                                                    1) По началу использовать родные. Праймеры не проблема синтезировать, последовательности известны.
                                                                                                                    2) Есть самодельный амплификатор.
                                                                                                                    3) Система подачи реагентов разрабатывается
                                                                                                                    4,5) Все как у родного прибора.
                                                                                                                    • +1
                                                                                                                      Праймеры не проблема синтезировать

                                                                                                                      А разве в вашем случае один из праймеров не должен быть на сфере закреплен, если я правильно понимаю?

                                                                                                                      Хотя после «Самодельный амплификатор» я вас верю :).

                                                                                                                      • 0

                                                                                                                        Там в пришивании никаких проблем нет.

                                                                                                                      • 0
                                                                                                                        Коллеги (англоязычные) спрашивают, каким образом производится амплификация.
                                                                                                                    • +2
                                                                                                                      Посмотрите мои публикации на хабре и гиктаймс, может я чем-то смогу вам помочь. Мой поклон!
                                                                                                                      • –4

                                                                                                                        Ничего непонятно, что за чип? В смысле: какой сенсор? Какая основа анализа/структура? Складывается такая каша мола, что вы выбрали какой-то сумасшедший, длинный и сложный путь.


                                                                                                                        А данные в комп надо было передавать через FT245, там легко 8-10МБ/сек передача на слабом железе, а так и больше...

                                                                                                                        • 0
                                                                                                                          Здорово, что вы умеете делать такие сложные вещи. Но вот секвенатор… Первый автоматический секвенатор я видел ровно 20 лет назад, а сейчас юзаный секвенатор стоит на Ебее от 400 долларов. Да, я видел в вашей статье цены на секвенаторы новых поколений, но там скорость и длина рида совсем другие, чем у вашего прибора, разве нет?
                                                                                                                          • 0

                                                                                                                            Импортозамещение!

                                                                                                                            • 0
                                                                                                                              На отреверсенных технологиях? Уже было, проходили. Ничего хорошего у СССР не получилось.
                                                                                                                              • +2

                                                                                                                                Если серьёзно, то научиться повторять удачные вещи — это уже неплохо. Но проблема российского биотеха, не в секвенаторах, а в банальных расходниках: пробирки, наконечники к пипеткам, перчатки. Научиться бы делать такие вещи хорошо. Но это скучно — вот сделать секвенатор — это да!
                                                                                                                                Продолжая аналогию с СССР: делать космические корабли, когда нет производства холодильников.

                                                                                                                                • 0
                                                                                                                                  Во-первых, у СССР много что получалось, например в космос слетать или ядерную бомбу сделать на отреверсенных технологиях, СССР развалился не из-за технологий, а скорее из-за организации. Во-вторых, у Китая эта тактика работает.

                                                                                                                                  Импортозамещение в основном проваливается потому что РФ, увы, не СССР и не Китай.
                                                                                                                            • +2
                                                                                                                              s0ko1ok, а какая ПЛИСовая реализация управления чипом? Интересно как ПЛИСовику. Чип конфигурируется через SPI (т.е. регистры какие-то и вы реверснули логику)? Какой-то свой параллельный интерфейс? Или там просто тактируешь чип какой-то частотой, а он тебе данные на этих тактах обратно сыпет, ну может ещё какой-то энейбл есть — по сути-то это же необычный, но ЦАП как я понимаю?

                                                                                                                              Кстати, а что изображено на осциллографе? Как такая картинка получилась, или это уже какая-то математика с пары щупов?

                                                                                                                              Поздравляю с новым микроскопом!
                                                                                                                              У нас-то старенький)
                                                                                                                              • 0

                                                                                                                                Круто.
                                                                                                                                Насчёт обработки данных, если задача хорошо распараллеливается, надо бы глянуть в сторону OpenCL на GPU. Производительность можеть быть на порядок (или более) чем на хорошем CPU. Ещё можно наращивать мощность подключая множество карт.

                                                                                                                                • +1
                                                                                                                                  Спасибо за статью, было довольно интересно! Поражает количество проделанной работы, а также потраченного времени (считаю, что оно не было потрачено впустую)
                                                                                                                                  • 0
                                                                                                                                    Так почему финальный прибор ТСа стоит 10 миллионов? 9,99 миллиона — это чип?
                                                                                                                                    • 0
                                                                                                                                      Первая мысль после прочтения была такая же, фраза вводит в заблуждение, но имелось ввиду, как и в начале статьи, что аналогичный прибор стоит 10 млн., а не создаваемый.
                                                                                                                                    • 0
                                                                                                                                      Софт для обработки информации с чипа. С ПО пока есть вопросы, поэтому приглашаю к сотрудничеству программистов

                                                                                                                                      С этим могу помочь, пишите на почту, проект интересный :-)
                                                                                                                                      • 0
                                                                                                                                        Интересно, насколько повторяем результат?
                                                                                                                                        Ну если два раза заказать жесткий диск с геномом, то данные будут совпадать до бита?
                                                                                                                                        А вообще, здорово!
                                                                                                                                        • 0

                                                                                                                                          До бита — нет, конечно. Ошибки будут в любом случае.
                                                                                                                                          В википедии есть примерные данные по точности.

                                                                                                                                          • 0

                                                                                                                                            Если делать два раза пробоподготовку с нуля, то данные точно не совпадут. И дело не в сиквенсе, а в предыдущих этапах — получатся разные библиотеки для сиквенса.

                                                                                                                                        • +1
                                                                                                                                          На выходе получается Ion Personal Genome Machine (PGM) + Ion Torrent Server (для обработки)?
                                                                                                                                          Не проще ли строго в научных целях взять ПО из имеющегося сервера, там ведь Torrent Suite Software v5.х.х на Ubuntu 10.4.
                                                                                                                                          Появление S5 и S5 XL больше похоже на маркетинг, 4 вида чипов, много наборов… делают маркетинг из науки.
                                                                                                                                          Проект интересен, если найти стабильный выход на б/у чипы. Не будет ли потом как с картриджами в принтерах — чипы внедренные в чип, дабы остановить заправщиков (чистильщиков)?
                                                                                                                                          В любом случае проект очень интересен, а для меня очень важен, т.к. ищу лекарство от дегенерации сетчатки глаз (ВМД), на данный момент анализ делал NGS Next Generation Sequencing (v11 RD chips 5040 primer sets duplicated on two chips) на 280 генов (теоретически смутировали ~8 генов, 2 с высокой вероятностью).
                                                                                                                                          • +2

                                                                                                                                            Слушал Ваше выступление на митапе в mail_ru по этой теме. Это просто замечательно!

                                                                                                                                            • +3
                                                                                                                                              Мда, работа проделана сумасшедшая. Причём в совершенно разных областях. Особенно реверс-инженеринг чипа. К сожалению, из-за огромного масштаба проекта, статья получилась очень беглой. Хотелось бы почитать подробнее про каждый аспект. Я так понимаю, полностью результат реверсинга автор выкладывать в публичный доступ не хочет. Но хотя бы отдельную статью про это с фотографиями и разбором каких-то конкретных элементов чипа очень хотелось бы.
                                                                                                                                              И про биотехнологию тоже почитать интересно. Я представляю себе в общих чертах как работает пцр, но здесь понятны не все аспекты. Например как ДНК делится на риды. Сферы все одинаковые и на них цепляется рандомный кусок днк (а что если нескольно разных?) или они содержат что-то типа праймеров?
                                                                                                                                              • 0
                                                                                                                                                Например как ДНК делится на риды. Сферы все одинаковые и на них цепляется рандомный кусок днк (а что если нескольно разных?) или они содержат что-то типа праймеров?


                                                                                                                                                Сферы разные. Для порезки ДНК надо два праймера — они ограничивают фрагмент, который будем ПЦРить. Один из праймеров на сфере закреплен, второй свободный. Комбинация праймеров дает предполагаемый участок ДНК. Для полногеномного секвенирования это слабо подходит, это такое целевое по предполагаемым мишеням.
                                                                                                                                                • 0
                                                                                                                                                  Ага, вижу коммент автора выше. То есть сферы в любом случае расходник, их надо закупать уже готовыми, или покупать чистые и «обмазывать» праймерами собственного производства. Не уверен, можно ли, и имеет ли смысл их отмывать. С учетом количества требуемых разных участков (сотни? тысячи?) процесс выходит довольно веселым.
                                                                                                                                              • +1
                                                                                                                                                Что сказать, восхитительно, уважительно и прочее — ительно!)
                                                                                                                                                А софт надо новый писать ..., тут можно и програмно сужать область чтения, когда часть лунок будет «невымываема» и перестраивать под чтение каких-то более простых геномов. Так сказать деградируемый чип.)
                                                                                                                                                Александр, а какой процент ошибок вы думаете будет в среднем у «свежего чипа»?
                                                                                                                                                • 0

                                                                                                                                                  Поймите меня правильно, это очень круто. Но всё же, это называется пиратством.

                                                                                                                                                  • 0
                                                                                                                                                    Пиратством чего? Принципа генотипирования на чипах? Я точно не уверен, но помоему сам принцип не зафиксирован ни за кем. Как работает чип? Можно почитать и в доступной литературе…
                                                                                                                                                    Обвязку автор делает свою, принципы получения ридов, свои. Я так понимаю софт со сборками то ж будет свой.

                                                                                                                                                    • 0

                                                                                                                                                      Я не юрист, но мне не кажется, что делать свою обвязку под чужое оборудование — это законно. У реверс-инжиниринга тоже довольно сомнительный правовой статус.

                                                                                                                                                      • 0
                                                                                                                                                        Вы считаете, если я перепаял свой старый смартфон самсунг под сигнализацию, я нарушил что-то?
                                                                                                                                                        • 0

                                                                                                                                                          У технологий секвенирования есть патенты.
                                                                                                                                                          В вашей аналогии, если из смартфона собрать сигнализации по патентованной технологии и продавать, то нарушили.