La tecnologia per il sequenziomento di DNA, RNA e proteine è in rapida evoluzione. I sequenziatori di seconda generazione, come i sistemi Illumina, pur rappresentando ancora oggi la maggior parte dei sistemi di sequenziamento, producono ancora sequenze di lunghezza limitata alle ~100 bp, rendendo l'assemblaggio di genomi e trascrittomi molto impegnativo. Al contrario, la terza generazione di piattaforme di sequenziamento adotta una tecnologia in grado di sequenziare singole molecole, anche molto lunghe. La tecnologia sviluppata dalla Oxford Nanopore Technologies analizza singole molecole di DNA senza necessità di amplificazione in vitro via PCR, ed è in grado di generare sequenze più lunghe rispetto alle tecnologie di seconda generazione a discapito di un tasso di errore più elevato ma nel tempo sempre più trascurabile, benché ancora superiore a quello delle tecnologie di seconda generazione.
Obiettivo del progetto è l'acquisizione di una piattaforma di lavoro di nuovissima generazione per il sequenziamento di lunghe molecole di DNA, RNA e proteine basata sulla tecnologia a nanopori della Oxford Nanopore Technologies. Questi sistemi si sono dimostrati efficienti e convenienti per moltissime applicazioni anche nell'ambito della genomica umana, dello studio della metilazione dei trascritti, del microbiota associato a varie matrici biologiche, del DNA barcoding, della filogenomica e di progetti didattici.
Al momento non risultano disponibili in Ateneo strumentazioni con questo tipo di tecnologia e i molti progetti attualmente in corso nei laboratori dei proponenti potrebbero giovare dell'opportunità di ottenere dati del tipo descritto, anche in tempi estremamente ragionevoli. La piattaforma di lavoro basata sul sequenziatore MinION, portabile e scalabile, sarà situata presso il Dipartimento di Biologia e Biotecnologie Charles Darwin dell'Ateneo, dove diversi ricercatori (tra cui il proponente) hanno le competenze scientifiche e tecniche per impostare lo strumento.
Non sono attualmente presenti attrezzature di sequenziamento di terza generazione in Ateneo.
I sequenziatori di seconda generazione, come i sistemi Illumina, rappresentano ancora oggi la maggior parte dei sistemi di sequenziamento, ma la necessità di amplificare il DNA estratto dai campioni in studio, e altri vincoli della loro tecnologia, limita la lunghezza delle sequenze a 100-400 bp rendendo l'assemblaggio di genomi e trascrittomi più impegnativo e per alcune aree spesso non risolvibile (cfr problema di lunghi tratti di RNA ripetuti). Al contrario, la terza generazione di piattaforme di sequenziamento utilizza il sequenziamento di singole molecole che possono essere molto più lunghe e la sfida è invece nel raggiungimento di un buon rapporto segnale/rumore e dell'accuratezza della chiamata di base. La tecnologia sviluppata dalla Oxford Nanopore Technologies analizza singole molecole di DNA senza necessità di amplificazione in vitro via PCR, ed è in grado di generare sequenze più lunghe rispetto alle tecnologie di seconda generazione (tipicamente in migliaia o addirittura decine di migliaia di coppie di basi) a discapito di un tasso di errore più elevato che via via è diventano sempre più trascurabile, benché ancora superiore a quello delle tecnologie di seconda generazione. Il MinION di Oxford Nanopore è un dispositivo alimentato tramite USB ad elevata portabilità con la possibilità di usare il sequenziatore anche al di fuori del laboratorio per la realizzazione di progetti in condizioni non confinate. Si tratta inoltre di un dispositivo scalabile che consente di usare più strumenti/flowcell contemporaneamente, o in laboratori diversi, per realizzare esperimenti in parallelo e incrementare la resa in sequenze in tempi relativamente brevi. Infine, e in modo cruciale, il MinION funziona come una vera piattaforma in tempo reale, in cui le singole sequenze possono essere analizzate mentre vengono sequenziate e queste informazioni utilizzate per determinare per quanto tempo eseguire l'esperimento di sequenziamento.