Yirmi yıl önce bir insan genomunun dizilimini almak milyar dolarlık uluslararası bir projeydi. Bugün, birkaç dolara köpeğinizin genomunun dizilenmesini ay sonuna kadar yaptırabilirsiniz. Genetiğin hayatımıza nüfuz etme hızından bahsediyor, ancak teknolojideki büyük gelişmelere rağmen, süreç hala laboratuvarda biraz hantal olabilir.
Birinin genetik kodunu çözmeye başlamadan önce, bir örnekle başlamalısınız. Ve bu numunenin doğru şekilde hazırlanması gerekiyor. Bu, genom dizilemenin daha gösterişli uygulamaları lehine genellikle göz ardı edilen nispeten sıkıcı bir süreçtir (okuyun: mamutları canlandırmak). Ama öyle bir yer ki Volta Laboratuvarları yeni bir odak getirmeyi hedefliyor.
2018’de kurulan Volta Labs, MIT’nin medya laboratuvarından yola çıkarak, DNA örneği hazırlığına programlanabilir bir yaklaşım oluşturmaya odaklanan bir girişimdir. Ekip, genetik örnekleri hazırlamak için kullanılan süreçleri otomatikleştirebilen masaüstü boyutunda bir araç oluşturma sürecindedir.
“20 yıl önce tüm dünya tek bir insan genomunu dizileyemiyordu ve bugün, biyolog olmayan biri olarak bir bankta bir veya iki günde bir insan genomunu dizileyebiliyorum. Ancak örnek hazırlama adımlarına bakarsanız, hala büyük bir farkla geride kalıyor. Neredeyse ihmal edildi, ”diyor CEO ve kurucu ortak Udayan Umapathi TechCrunch’a.
Volta’nın enstrümanının kökeni, Umapathi’nin MIT’de yüksek lisans tezi üzerinde çalıştığı 2015 yılına kadar uzanıyor. “Fark ettiğim şey, sıvıları taşımak, karıştırmak ve ısıtmak için mevcut teknolojilerin eskimiş olmasıydı” dedi. “Biyolojiyi geniş ölçekte yapmamız gerekiyorsa, biyoloji için otomasyonun sıfırdan inşa edilmesi gerektiğini anladım.”
DNA örneği hazırlama süreci, kan, tükürük ve hatta bitki dokusu gibi biyolojik bir örnekle başlar. Oradan, DNA moleküllerini çeken bir dizi enzimatik ve kimyasal reaksiyon gerçekleştirilir. Ardından, bir sıralayıcı tarafından “okunabilmeleri” için manipüle edilmeleri gerekir. Bu reaksiyonlar tarafından gerçekleştirilir sıvı manipüle eden robotlarveya bazı durumlarda elle.
Volta, bu süreci Umapathi’nin “dijital akışkanlar” olarak adlandırdığı bir elektro-ıslatma biçimiyle otomatikleştiriyor. Bu, bir ızgara üzerinde düzenlenmiş, her biri şarj edilebilen veya boşaltılabilen bir dizi elektrot kullanır ve sıvı damlalarını tam olarak konumlandırabilen bir labirent gibi bir şey yaratır.
Volta’nın dijital akışkan dizisi. Resim Kredisi: Volta Laboratuvarları
Doğru programlama ile Umapathi, platformunun sıvıların daha da karmaşık şekillerde manipüle edilmesine izin verdiğinden emin, örneğin daha fazla analiz için numunelerden belirli molekülleri çıkarmak için manyetik alanlar kullanmak gibi.
Bu yeteneklere rağmen, enstrümanın küçük olması gerekiyordu: Umapathi’nin amacı, onu bir dizüstü bilgisayar boyutunda tutmak.
Umapathi, biyolojik uygulamalar için “dijital akışkanların” sahip olduğu potansiyeli gören ilk kişi değil. Aslında, Illumina yıllardır bu nitelikteki teknolojiyle ilgileniyor.
2013 yılında Illumina’nın Edinilen Advanced Liquid Logic, 2004 yılında kurulmuş ve halihazırda Yeni Nesil DNA dizilimi için çalışmaya hazırlanmak için dijital mikroakışkanları uygulamak üzerinde çalışan bir şirket. 2015 yılında, Illumina, NeoPrep adlı bir DNA kitaplığı numune hazırlama ürününün kendi versiyonunu piyasaya sürmeye devam etti ve bu, dört ila beş günlük süreci, görevi 30 dakikada tamamlayabilecek tek bir alete dönüştürdü. Ancak, bir kitabın yazarları olarak 2020 inceleme belgesi elektro-ıslatma endüstrisi notunda, cihaz 2017’de “açıklanmayan nedenlerle durduruldu”.
NeoPrep’in 2017’de sona ermesinin Volta’nın kendi ticarileştirme süreci üzerinde daha büyük etkileri olup olmadığını söylemek zor. Ancak Illumina bu fikri henüz hayata geçirmemiş gibi görünüyor.
Perşembe günü Volta, Khosla Ventures, Casdin Capital ve E14 Funds’ın katılımıyla Maverick Ventures tarafından yönetilen (Maverick ayrıca bir önceki tohum turuna liderlik etti) 20 milyon dolarlık bir A Serisi turunu duyurdu. Katılımcılar arasında ayrıca Illumina’nın kurucu ortağı John Stuelpnagel ve 23andMe CEO’su Anne Wojcicki ve genetik alanındaki diğer büyük isimler yer alıyor. Paul McEwan, Kapa Biosystems’in kurucusu. McEwan, Roche Sequencing Solutions’da özellikle sıralama örneği hazırlama programlarına öncülük etmiştir.
Buradaki doğal soru şudur: Volta’nın enstrümanı gerçekten var mı? Öyle, dedi Umapathi ve bu zaten onu sahada test eden dört ortağın elinde. Ortakların isimlerini vermekten kaçındı ama kısaca anlattı.
Biri, bir DNA ekstraksiyon süreci geliştirmek için Volta’nın teknolojisini kullanan kanser tedavisi ve nörolojik bozukluklara odaklanan bir şirket. Biri RNA uygulamalarında bir araştırma kurumudur. Üçüncüsü bir “genom merkezi” diyor. Dördüncü şirket, sentetik biyoloji ile ilgilenen bir biyoteknoloji firmasıdır.
Şirketin hedefi, Haziran ayında AGBT Genomics konferansında “sınırlı deneme sürümü” başlatmaktır. Bu lansman sırasında Umapathi, “genom merkezi” ile yürütülen deneme projelerinden verileri de sunmayı umuyor. 2023’te ticari bir ürünün hazır olmasını bekliyor.
Hızla hızlanan genomik endüstrisi, Volta’nın gemiye tırmanması için yer bulabilir. İnsan Genom Projesi kapsamında insan genomunu sıralamak 3 milyar dolara mal oldu. Bugün aynı süreç tekrarlanabilir. yaklaşık 600 dolar. McKinsey’in 2020 genetik endüstri analizi Genom dizileme maliyetinin on yıl içinde 100 doların altına düşebileceğini tahmin ediyor.
Bu arka planın ortasında, numune hazırlama darboğazı bariz görünüyor. Buradaki daha büyük soru şudur: Neden genom dizilemedeki devler çözümü henüz yaratmadı?
Cevabın bir kısmı, zaten denemiş olmaları ve bazı yerlerde, Roche gibi yapmak Umapathi’nin yaratmayı amaçladığı entegre sistemin aksine, sıralama hazırlık bulmacasının her küçük parçasını ayrı ayrı ele alacak araçlara sahipler. Ancak Umapathi’nin tercih ettiği cevap, mevcut sıralama teknolojisinin zaten tam zamanlı bir iş olacak kadar karmaşık olduğudur.
“Bugün inşa ettiğimiz teknoloji, neredeyse numune hazırlığının kendisi kadar karmaşık. Bu nedenle, birçok dizileme teknolojisi şirketi için temel teknolojilerini elde etmek zaten büyük bir zorluktu.”
İleriye dönük olarak Volta, nispeten karmaşık kimyaların böyle kompakt bir alet içinde manipüle edilebileceğini kanıtlamak zorunda. Bu alana sığabileceğini gerçekten kanıtlamak için şu anda sahip olduğundan çok daha fazla veri yayınlaması gerekecek. Dört müşteriyle yapılan gizli denemeler ve yayınlanmamış veriler yeterli değil.
Ama gerçekten işe yararsa, Volta zaten patlamakta olan bir endüstrinin yükselişine katılabilir. Bu Seri A turuyla, Umapathi bir üretim planı taslağı çıkarmayı ve ticarileştirme kapasitesi oluşturmaya başlamayı planlıyor.
“Bence büyük bir sermaye yığını, gelecek yıl ticarileştirmeye yaklaştığımız gibi, bir ürün stratejisi ve ticarileştirme veya ekip oluşturmaya gidecek” dedi.