Недорогое и сверхбыстрое секвенирование ДНК приближает диагностическое применение

Секвенирование ДНК может стать значительно быстрее и дешевле, приблизившись к рутинному использованию в клинической диагностике, благодаря новому методу, разработанному исследовательской группой из Бостонского университета.

Команда впервые продемонстрировала использование твердотельных нанопор — крошечных отверстий в кремниевых чипах, которые детектируют молекулы ДНК при их прохождении — для считывания идентичности четырех нуклеотидов, кодирующих каждую молекулу ДНК. Кроме того, исследователи показали жизнеспособность нового, более эффективного метода детекции одиночных молекул ДНК в нанопорах.

«Мы впервые применили оптический метод для считывания последовательности ДНК в комбинации с нанопоровой системой, — сказал биомедицинский инженер Амит Меллер. — Это позволяет нам одновременно зондировать множество пор с помощью одной быстрой цифровой камеры. Таким образом, наш метод может быть значительно масштабирован, что позволит достичь беспрецедентной производительности секвенирования ДНК».

Исследование подробно описано в Nano Letters. Национальные институты здравоохранения (NIH) в настоящее время рассматривают заявку на четырехлетний грант для дальнейшего развития проекта Меллера по нанопоровому секвенированию.

Это недорогое, сверхбыстрое секвенирование ДНК может произвести революцию как в здравоохранении, так и в биомедицинских исследованиях, и привести к значительным успехам в разработке лекарств, профилактической и персонализированной медицине.

Результаты команды показывают, что нанопоры, способные анализировать чрезвычайно длинные молекулы ДНК с высокой точностью, обладают уникальными преимуществами для конкуренции с современными методами секвенирования ДНК третьего поколения по стоимости, скорости и точности. В отличие от этих подходов, новый нанопоровый метод не зависит от ферментов, чья активность ограничивает скорость считывания последовательностей ДНК.

«Это ставит нас в уникальное выгодное положение, позволяя утверждать, что наш метод секвенирования так же быстр, как и быстро развивающиеся фотографические технологии, — сказал Меллер. — В настоящее время мы способны считывать около 200 оснований в секунду, что уже намного быстрее других коммерческих методов третьего поколения. Это для нас только отправная точка, и мы ожидаем увеличить эту скорость до четырех раз в следующем году».

Лицензировав интеллектуальную собственность у Бостонского университета и Гарвардского университета, Меллер и его коллеги недавно основали компанию NobleGen Biosciences для разработки и коммерциализации нанопорового секвенирования на основе нового метода.

«Я считаю, что для вывода дешевого секвенирования ДНК на медицинский рынок потребуется от трех до пяти лет, при условии реализации агрессивной программы исследований и разработок», — сказал Меллер.