MILLENNIUM TECHNOLOGY PRIZE TILL PIONJÄRER INOM DNA-SEKVENSERING

• De brittiska professorerna Shankar Balasubramanian och David Klenerman har tilldelats Millennium Technology Prize för deras banbrytande metoder inom DNA-sekvensering.
• Tekniken Next Generation Sequencing (NGS) som forskarduon utvecklat betyder att DNA nu kan avläsas otroligt snabbt.
• Detta innebär enorma fördelar för samhället i allt från kampen mot dödliga sjukdomar som covid-19 och cancer till ökad förståelse för växtsjukdomar och ökad matproduktion.
• Finlands president och prisets beskyddare Sauli Niinistö delade ut priset i en virtuell ceremoni den 18 maj 2021.

Kemisterna Shankar Balasubramanian och David Klenerman från Universitetet i Cambridge utsågs i dag till vinnare av Millennium Technology Prize 2020, ett av världens mest prestigefyllda vetenskaps- och teknikpriser som delas ut av Teknikakademien TAF.

Det globala priset på en miljon euro har sedan 2004 delats ut vartannat år för att lyfta fram vetenskapliga innovationers betydelse för samhällets välstånd. Prisutdelningen 2020 sköts upp på grund av coronapandemin.

Professorerna Balasubramanian och Klenerman uppfann tillsammans sekvenseringstekniken Solexa-Illumina Next Generation DNA Sequencing (NGS). Tekniken har utökat vår förståelse av livet och förvandlat biovetenskaperna till en ny stor vetenskapsgren genom att möjliggöra snabb och noggrann genomsekvensering – dvs. processen att kartlägga hela DNA-sekvensen hos en organism – i stor skala och till lågt pris. De grundade sedan tillsammans företaget Solexa för att göra tekniken tillgänglig världen över.

Tekniken har haft och fortsätter att ha en enorm inverkan på områden som genomik, medicin och biologi. Ett sätt att åskådliggöra skalan på förändringen är att den möjliggjort en miljonfaldig förbättring vad gäller tidsåtgång och kostnader jämfört med den första gången det mänskliga genomet sekvenserades. År 2000 tog det över 10 år och kostade mer än en miljard dollar att få ett mänskligt genom sekvenserat. I dag går det på en dag för bara 1 000 dollar, och över en miljon genom sekvenseras varje år tack vare teknologin som uppfanns av Balasubramanian och Klenerman. Detta bidrar till att ge oss en mycket bättre och snabbare förståelse av sjukdomar.

Så här fungerar det

NGS-metoden består i att ett DNA-prov delas upp i många små fragment som sedan fixeras på ytan av ett chipp och amplifieras lokalt. Varje fragment på chippet avläses sedan basvis med hjälp av fluorescensmärkta nukleotider som tillsätts av ett enzym. Genom att identifiera de färgkodade nukleotiderna i varje punkt på chippet med en fluorescensdetektor och upprepa denna cykel hundratals gånger är det möjligt att avläsa DNA-sekvensen hos varje fragment.

Insamlade data analyseras sedan med avancerad mjukvara för att sammanställa hela DNA-sekvensen utifrån sekvenserna för alla dessa fragment. Möjligheten att parallellt sekvensera miljarder fragment gör NGS-metoden snabb, noggrann och ytterst kostnadseffektiv. Uppfinningen var en fullständigt revolutionerande ny metod för att förstå den genetiska koden i alla levande organismer.

Hjälper världen i kampen mot covid-19

NGS erbjuder ett effektivt sätt att studera och identifiera nya varianter av coronaviruset och andra sjukdomsframkallande organismer. Under pandemin har tekniken använts för att spåra och undersöka mutationer av det nya coronaviruset som orsakar oro världen över. Detta arbete har bidragit till att skapa ett flertal vaccin som nu är i användning världen över och spelar en avgörande roll i utvecklingen av nya vaccin mot farliga nya virusstammar. Resultaten kommer även att kunna utnyttjas för att förhindra pandemier i framtiden.

Dessutom ger tekniken forskare möjlighet att identifiera bakomliggande faktorer hos individer som påverkar hur deras immunförsvar reagerar mot covid-19. Denna information är viktig för att hitta orsaken till varför viruset drabbar vissa mycket värre än andra. Dessa forskningsresultat blir ett ovärderligt stöd i att förstå hur man kan minimera risken för de okontrollerade inflammationsreaktioner som man nu identifierat som orsak till en del av symtomen på covid-19.

Bättre sjukvård och diagnostik

NGS-teknologin har revolutionerat den biologiska och biomedicinska forskningen världen över och möjliggjort utvecklingen av ett stort antal relaterade teknologier, applikationer och innovationer. Effektiviteten hos NGS har lett till att den införts i stor utsträckning inom sjukvård och diagnostik, bland annat för cancer, sällsynta sjukdomar, smittosamma sjukdomar och sekvenseringsbaserad icke-invasiv fosterdiagnostik.

Metoden används även alltmer för att undersöka genetiska risker hos patienter med sällsynta sjukdomar och för att identifiera nya läkemedelsmål för att behandla vanliga sjukdomar hos utvalda patientgrupper. NGS har även bidragit till utvecklingen av nya effektiva biologiska behandlingar, till exempel antikroppar och genterapier.

Inom cancervård har NGS blivit en standardmetod för analys vid fastställande av personlig terapeutisk behandling. Tekniken har utökat vår förståelse av de grundläggande genetiska faktorerna bakom cancer och används ofta i kliniska tester för tidig upptäckt och diagnos av cancer utifrån både tumörer och blodprover.

Framsteg inom biologin

Förutom medicinska applikationer har NGS även haft stor inverkan inom biologin, eftersom metoden gör det möjligt att identifiera tusentals organismer i nästan vilka typer av prover som helst. Detta är kritiskt viktigt för forskning inom jordbruk, ekologi och biodiversitet.

Akademiprofessor och ordförande för prisets internationella jury Päivi Törmä kommenterade:

”NGS har en enorm potential i framtiden och tekniken är bara i sin linda. Den kommer att spela en avgörande roll i att främja hållbar utveckling genom individualiserad sjukvård samt bättre kännedom och förebyggande av dödliga sjukdomar, och därigenom bidra till en högre livskvalitet. Professorerna Balasubramanian och Klenerman är välförtjänta vinnare av priset.”

Detta är första gången som priset ges till fler än en mottagare för en och samma innovation och uppmärksammar därmed vikten av samarbete.

Professor Marja Makarow, ordförande för Teknikakademien TAF, kommenterade:

”Samarbete är avgörande för att skapa en positiv förändring för framtiden. Next Generation Sequencing är ett utmärkt exempel på vad som kan uppnås när individer med olika vetenskaplig bakgrund samarbetar för att lösa ett problem.

Tekniken som utvecklats av professorerna Balasubramanian och Klenerman har även spelat en stor roll i att sekvensera coronaviruset, vilket i sin tur gjort det möjligt att utveckla vaccin – ytterligare en seger för gränsöverskridande samarbete – samt bidragit till att identifiera nya varianter av covid-19.”

I ett gemensamt uttalande sade professorerna Shankar Balasubramanian och Professor David Klenerman:

”Det är ett nöje och en ära att bli utsedda till de tionde mottagarna av Millennium Technology Prize. Det är första gången som vi fått ett internationellt pris för vårt arbete med utvecklingen av denna teknik, men det är inte bara ett erkännande för oss utan för hela teamet som bidrog till utvecklingsarbetet och för alla som inspirerat oss under vår resa.”

Av de nio tidigare vinnarna har tre senare även vunnit Nobelpris.

I morgon (19.5.2021) kommer professorerna Balasubramanian och Klenerman att föreläsa om sin innovation kl. 16.30 (EEST) vid Millennium Innovation Forum. Föreläsningen sänds här.

Information till redaktörer:

1. Tidslinje för utvecklingen av Next Generation Sequencing:

1994: Professorerna Shankar Balasubramanian och David Klenerman inleder sitt samarbete för att utveckla en ny metod för DNA-sekvensering. Deras metod bygger på parallellsekvensering av ett enormt antal DNA-molekyler på en yta för att skapa en ytterst miniatyriserad och snabb DNA-sekvenserare.

1997: Tidiga beräkningar tyder på att metoden kan vara skalbar och öppna för sekvensering av miljarder baser på bara några dagar med ett enda instrument, vilket skulle möjliggöra snabb sekvensering av det mänskliga genomet.

1998: Klenerman och Balasubramanian söker ett flertal patent och grundar företaget Solexa Ltd för att kommersialisera uppfinningen. Det första mänskliga genomet som sekvenserats med tekniken publiceras.

2007: Tekniken förvärvas av Illumina, Inc. och optimeras ytterligare för sekvensering av biljoner baser per experiment. Teknologin fortsätter att ha en enorm inverkan på områden som genomik, biologi och medicin.

2. Se en video med vinnarna 2020 här och ladda ner bilder på vinnarna här.

3. Millennium Technology Prize är ett globalt pris på en miljon euro som delas ut vartannat år till en banbrytande teknologisk innovation som förbättrar människors livskvalitet och främjar hållbar utveckling. Den vinnande innovationen måste ha omfattande positiva sociala konsekvenser, vara kommersiellt gångbar och främja välståndet i världen. Millennium Technology Prize delas ut av Teknikakademien TAF.

4. Tidigare vinnare av Millennium Technology Prize

• Sir Tim Berners-Lee (2004), för World Wide Web;
• Professor Shuji Nakamura (2006), för uppfinningen av världens första blå lysdioder, det sista steget i att skapa ljusstarka vita LED-lampor;
• Professor Robert Langer (2008), för hans banbrytande arbete inom kontrollerad läkemedelsdosering i en patients kropp över tid;
• Professor Michael Grätzel (2010), för tredje generationens färgämnessensiterade solceller, som öppnar för elproducerande fönster och betydligt billigare solpaneler.
• Delat pris (2012): Professor Shinya Yamanaka, för etisk stamcellsforskning; och Linus Torvalds för operativsystemet Linux med öppen källkod, som senare blev grunden till Android-mobiler, surfplattor och superdatorer världen över;
• Professor Stuart Parkin (2014), för innovationer inom ökad datalagring som möjliggjort en tusenfaldig ökning av lagringskapaciteten hos magnetiska minnen.
• Dr Frances Arnold (2016) för hennes arbete med riktad evolution; och
• Dr Tuomo Suntola (2018) för atomlagerdeponering (ALD), en metod för tillverkning av tunna skikt av nanomaterial för mikroprocessorer och digitala minnen, som satte i gång en revolution inom smartmobiler.

5. Mediekontakter och intervjuförfrågningar:
   
   Alex Jungwirth, Apollo Strategic Communications
   alex.jungwirth@apollostrategiccomms.com
   +44 (0) 795 895 5795

Taggar: