Добавить новость

Новости сегодня на DirectAdvert

Новости сегодня от Adwile

An Explosion of Knowledge: Multiplexed Interventional Genomics

Venrock partner Bryan Roberts and Inscripta chair John Stuelpnagel on the present, and future, of genomics.

Disclaimer: Venrock is an investor in Inscripta.

Discovery biology, pre-genomics, followed a linear path: develop a hypothesis, design an experiment and carefully control variables, one at a time, to prove or disprove the hypothesis. 

The challenge with this “classical” approach is not only the “one step after another” pace, but the fact that the formation of a hypothesis is limited by our current knowledge and imagination. Not only do we not know what we don’t know, we cannot even put boundaries on how vast that negative knowledge space is—a thimble or an ocean’s worth of possibility?

When it comes to biology, our knowledge remains very limited, even after decades of eye-opening discoveries. Even for the most well-researched, monogenic diseases, such as cystic fibrosis, there are vast gaps in our knowledge. It was only in 2018 that scientists, using single cell genomics, discovered the actual cell type in the human airway that expresses the CFTR mutation causing cystic fibrosis. 

While the following quote accurately describes the field of genomics, it entirely misses the dramatic impact that genomics platforms have had on scientific experimentation: 

Genomics: a branch of biotechnology concerned with applying the techniques of genetics and molecular biology to the genetic mapping and DNA sequencing of sets of genes or the complete genomes of selected organisms” – Merriam Webster

Over the last 20 years, new experimentation platforms like arrays, next-generation sequencing and single cell analysis have dramatically increased experimental throughput while decreasing experimental cost, thereby enabling genome-wide analysis within a single experiment.   

These exponential improvements (10^6+) have unleashed a multitude of non-hypothesis driven approaches that have catapulted the genomics field forward; scientists have moved from developing and testing a hypothesis regarding a single gene (…then rinse and repeat) and instead now study many, many genes simultaneously.

While these non-hypothesis driven, hugely multiplexed experiments have turbo-charged the field of biology, it has largely been a revolution of observation. 

For instance, in genome-wide association studies (GWAS), scientists commonly compare, across the genome, a diseased population versus a control population -seeking variations that are statistically different.  These studies have yielded putative disease-causing variants and, by inference, putative disease-causing genes. 

That is terrific; however, there have been two limiting factors:

  1. One has had to rely on low throughput, high cost experiments to validate these findings.  Additionally, the identified variants often display no connection to our current functional understanding of the disease, showing up in “junk” DNA – primarily referred to as junk because we do not understand its functional importance… yet. 
  2. Perhaps more importantly, studies have been limited to interrogating naturally occurring biology.  We are only testing what is available in nature, yet evolution is incomplete.   The ability to test non-natural variation would eliminate the “looking for your keys under the lamp-post” conundrum and dramatically expand the exploration space, very likely resulting in many, heretofore unimaginable, biological insights and potential commercial opportunities.

Advances in synthetic biology, such as CRISPR, and the initial merging of genomics with synthetic biology is beginning to allow genomics to explore more than the naturally occurring genetic space, moving the field from an “observation of nature” science to an interventional endeavor.  

While next-generation sequencing has revealed millions of naturally occurring variants, the ability to intervene in a cell to create a new variation and then observe, test and measure the results at scale will dramatically expand our biological knowledge. 

An early approach is Perturb-seq, which enables researchers to turn off single genes in single cells, thousands at a time, and then observe the results through RNA sequencing. 

Perturb-seq provides genomic scale and resolution, allowing both multiplexed intervention in a genome as well as analysis of non-natural configurations for the first time.  

However, Perturb-seq addresses only one type of mutational change, that of stopping a single gene’s transcription. Additional tools would allow us to experimentally analyze other types of genetic variation—single nucleotide polymorphisms, multi-base variations, structural changes, promoter swaps—at genomic scale.  

Beyond increasing biological potential, scientists will want to explore such variation in combinations of variants.  For diseases caused by a single, highly penetrant mutation, we have learned a lot. 

In fact, this knowledge has fueled a growth industry in discoveries to treat rare diseases by pharma and biotech companies. We know a lot about monogenic diseases because they are easy to study with our current tools.  However, most diseases plaguing our society, like heart disease and cancer, result from the interactions between multiple genes and their environment.   To unravel this complexity, we need genomic scale tools that create multiple mutations in cell lines and then challenge them with different conditions, all in large multiplex and for reasonable experimental cost. 

These capabilities are on the horizon.  For instance, a recently launched tool from Inscripta created over 200,000 massively parallelized, precisely defined variants distributed throughout the E. coli genome. 

There were several remarkable effects: (1) the discovery of over 100 variants that increase lysine production, most of which were outside of known genes; and (2) the discovery of three variants which each increased production only several fold individually, but over 14,000-fold when combined. These results further underscore our limited understanding of biology even in one of the most studied pathways in one of the most studied organisms.

Although recent advances have unveiled tremendous knowledge and revived interest and excitement among scientists and entrepreneurs, the more we learn the more we realize we still have to learn.  

Distributed genomic tools that allow for cost-effective, highly multiplexed, recursive genetic editing combined with current genetic analysis platforms like single cell and next-generation sequencing will enable a closed loop of intervention and analysis that allows us to explore the full potential of nature’s variations. 

We can hardly imagine, much less prognosticate, how this will impact our understanding of biology, or the new products that will arise to treat disease, produce better crops, and create novel materials.

John Stuelpnagel is a co-founder of both Illumina and Ariosa Diagnostics. Additionally, he currently serves as Chairman of the Board of Directors of Inscripta. Bryan Roberts is a partner at Venrock.

As noted above, Venrock is an investor in Inscripta.

More opinion in Fortune:

MGM Resorts CEO: What happens in Vegas no longer stays in Vegas
—I worked at McKinsey. Here’s how the firm needs to change
Fintech regulation needs more principles, not more rules
—Pharma must stop chasing shiny objects and start embracing practical technology
—The questions companies should ask to prepare for a new era of business
Listen to our audio briefing, Fortune 500 Daily

Читайте на 123ru.net

Другие проекты от 123ru.net



Архангельск

На фестивале «Белый июнь» наградили самые читающие семьи Поморья



Мир

«Какими средствами контрацепции пользуется ваша жена?» – спросил американский турист у таджика, шокировав группу: названы дикие случаи поведения американцев за границей




Українські новини

Відомий аграрій Кормишкін, складає свої депутатські повноваження



Новости 24 часа

Легенда о «300-х русских школах» в Азербайджане



Game News

Гайд и тактика по подземелью «Лагерь Карлиан» в Tarisland



Москва

В Красноярском крае будут судить азербайджанца, который в 2006 году избил и изнасиловал певицу



News Every Day

Anthony Joshua-Daniel Dubois: Two-Weight World Champion Has No Doubt Who Hits Harder



Происшествия

Кураторам платных парковок Екатеринбурга пригрозили уголовным делом



Москва

Журналист Зарубин показал видео знакомства Путина с двумя пхунсанами в КНДР



Владимир Спиваков

Юные таланты под эгидой Фонда Спивакова дали концерт в «Михайловском»



Москва

Психиатр Вилков объяснил, что опасно употреблять при приеме антидепрессантов



Уимблдон

Новак Джокович будет вторым сеяным на Уимблдоне, Карлос Алькарас — третьим



Москва

"Известия": в Москве больной мальчик выпал из окна палаты больницы



Узбекистан

СК возбудил дело на двух граждан Узбекистана за изнасилование москвички



Симферополь

Настенные сплит-системы: Преимущества и Установка от «Техноград»



Москва

Большинство россиян считают, что сбережения надо хранить в национальной валюте



Москва

Ветераны Москвы получили послание от Сергея Собянина



Москва

В Москве больной мальчик выпал из окна больницы и погиб



103news.com — быстрее, чем Я..., самые свежие и актуальные новости Вашего города — каждый день, каждый час с ежеминутным обновлением! Мгновенная публикация на языке оригинала, без модерации и без купюр в разделе Пользователи сайта 103news.com.

Как добавить свои новости в наши трансляции? Очень просто. Достаточно отправить заявку на наш электронный адрес mail@29ru.net с указанием адреса Вашей ленты новостей в формате RSS или подать заявку на включение Вашего сайта в наш каталог через форму. После модерации заявки в течении 24 часов Ваша лента новостей начнёт транслироваться в разделе Вашего города. Все новости в нашей ленте новостей отсортированы поминутно по времени публикации, которое указано напротив каждой новости справа также как и прямая ссылка на источник информации. Если у Вас есть интересные фото Вашего города или других населённых пунктов Вашего региона мы также готовы опубликовать их в разделе Вашего города в нашем каталоге региональных сайтов, который на сегодняшний день является самым большим региональным ресурсом, охватывающим все города не только России и Украины, но ещё и Белоруссии и Абхазии. Прислать фото можно здесь. Оперативно разместить свою новость в Вашем городе можно самостоятельно через форму.

Другие популярные новости дня сегодня


Новости 24/7 Все города России





Топ 10 новостей последнего часа




Новости России

Директор Росгвардии генерал армии Виктор Золотов принял участие в посвященных 100-летию дивизии имени Ф.Э. Дзержинского торжественных мероприятиях

SHOT: в деле серийного убийцы по кличке Душитель появилась еще одна жертва

Юные таланты под эгидой Фонда Спивакова дали концерт в «Михайловском»

Большинство нижегородцев предпочитают хранить сбережения в рублях


Москва

Большинство россиян считают, что сбережения надо хранить в национальной валюте






Rss.plus

«Он карабкался за каждую ниточку»: подросток выпал из окна больницы в Москве и погиб

Легенда о «300-х русских школах» в Азербайджане

Директор Росгвардии генерал армии Виктор Золотов принял участие в посвященных 100-летию дивизии имени Ф.Э. Дзержинского торжественных мероприятиях

Юные таланты под эгидой Фонда Спивакова дали концерт в «Михайловском»

Moscow.media
Москва

Собянин: Транспортная доступность Богородского и Метрогородка будет улучшена



103news.comмеждународная интерактивная информационная сеть (ежеминутные новости с ежедневным интелектуальным архивом). Только у нас — все главные новости дня без политической цензуры. "103 Новости" — абсолютно все точки зрения, трезвая аналитика, цивилизованные споры и обсуждения без взаимных обвинений и оскорблений. Помните, что не у всех точка зрения совпадает с Вашей. Уважайте мнение других, даже если Вы отстаиваете свой взгляд и свою позицию. 103news.com — облегчённая версия старейшего обозревателя новостей 123ru.net.

Мы не навязываем Вам своё видение, мы даём Вам объективный срез событий дня без цензуры и без купюр. Новости, какие они есть — онлайн (с поминутным архивом по всем городам и регионам России, Украины, Белоруссии и Абхазии).

103news.com — живые новости в прямом эфире!

В любую минуту Вы можете добавить свою новость мгновенно — здесь.

Музыкальные новости

Игорь Бутман

Московский джазовый фестиваль завершился премьерой джазового спектакля Игоря Бутмана и Константина Хабенского "Петя и Волк"




Спорт в России и мире

Алексей Смирнов – актер, которого, надеюсь, еще не забыли

Навка: во время болезни Заворотнюк возили по Москве только в парандже

Многократный чемпион по гребле на каноэ Фирсов умер на 36-м году жизни

В последний день Игр БРИКС в Москве пройдут соревнования по брейкингу и рок-н-роллу


Варвара Грачёва

Россиянка Грачёва выступит за сборную Франции на Олимпиаде



Новости Крыма на Sevpoisk.ru


Москва

Путин съездил в КНДР, ураган прошел по Москве, итоги «мирного саммита» лишились подписей – большие итоги недели от РИА «Новый День»



Частные объявления в Вашем городе, в Вашем регионе и в России