Более быстрая диагностика рака и других заболеваний благодаря новой технике анализа ДНК

Исследователи из Университета Макгилла и Инновационного центра Génome Québec добились технического прорыва, который должен привести к ускорению диагностики рака и различных пренатальных состояний.

Ключевое открытие, описанное на этой неделе в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), заключается в новом инструменте, разработанном профессорами Сабриной Лесли и Уолтером Райснером из физического факультета Макгилла и их коллегой доктором Робом Слэдеком из Инновационного центра Génome Québec. Он позволяет загружать длинные нити ДНК в настраиваемую наномасштабную визуализационную камеру таким образом, чтобы сохранить их структурную целостность в условиях, близких к условиям человеческого тела.

Этот новый метод «конфайнмента, индуцированного выпуклой линзой» (Convex Lens-Induced Confinement, CLIC) позволит исследователям быстро картировать большие геномы, одновременно четко идентифицируя специфические последовательности генов из одиночных клеток с разрешением на уровне одной молекулы. Этот процесс критически важен для диагностики таких заболеваний, как рак.

Инструмент CLIC может быть установлен на стандартный инвертированный флуоресцентный микроскоп, используемый в университетских лабораториях. Инновационный аспект CLIC заключается в том, что он позволяет загружать нити ДНК в камеру для визуализации сверху. Этот процесс позволяет сохранить целостность нитей ДНК. Существующие инструменты для геномного анализа полагаются на боковую загрузку ДНК под давлением в наноканалы визуализационной камеры, что разрывает молекулы ДНК на мелкие фрагменты, затрудняя восстановление генома.

«Это как протолкнуть много мягких спагетти в длинные узкие трубки, не сломав их», — объясняет профессор Лесли. — «Как только эти длинные нити ДНК аккуратно вжимаются в наноканалы из наномасштабной ванны сверху, они становятся эффективно жесткими. Это означает, что мы можем картировать позиции вдоль равномерно растянутых нитей ДНК, удерживая их неподвижно. Это позволяет проводить диагностику быстро, одну клетку за раз, что критически важно для диагностики многих пренатальных состояний и начала рака».

«Современные методы геномного анализа обычно требуют десятков тысяч клеток геномного материала для получения необходимой информации, но этот новый подход работает с одиночными клетками», — говорит доктор Роб Слэдек. — «CLIC позволит исследователям избежать необходимости тратить время на "сшивание" карт целых геномов, как при текущих методах, и обещает сделать геномный анализ гораздо более простым и эффективным процессом».

«Наноразмерная физика может многое предложить биомедицине и диагностике, — добавляет профессор Лесли. — CLIC выводит наноразмерный режим на лабораторный стол, и геномика — это только начало».