Ученые сделали шаг к созданию быстрого и недорогого устройства для секвенирования ДНК
Исследователи из Национальной лаборатории Ок-Ридж (ORNL) и Йельского университета разработали новую концепцию для высокоскоростного устройства геномного секвенирования, которая может существенно снизить стоимость.
«Низкая стоимость — если ее удастся достичь — позволит использовать геномное секвенирование в повседневной клинической практике для медицинского лечения и профилактики», — заявил Предраг Крстич, руководитель проекта.
Исследование является частью почти десятилетней инициативы Национального института исследования генома человека (NHGRI) NIH, направленной на снижение стоимости секвенирования человеческого генома до $1000.
Ученые создали нанопоры, или чрезвычайно узкие каналы воды, с помощью радиочастотного электрического поля, способного улавливать сегменты ДНК и других биомолекул.
В статье, опубликованной в журнале Small под названием «Tunable Aqueous Virtual Micropore», исследователи с помощью теории, вычислений и экспериментов доказали, что заряженная микро- или наночастица, такая как сегмент ДНК, может быть заключена в «водную виртуальную пору». Вода обеспечивает стабильную среду для целостности ДНК, а виртуальные «стенки» позволяют ДНК двигаться через нанопору, не взаимодействуя с физическими стенками.
Дополнительное преимущество: ученые могут контролировать размер и стабильность виртуальной нанопоры с помощью внешних электрических полей, что невозможно с физической нанопорой.
«Когда одиночная полимерная цепь ДНК проходит через синтетическую нанопору, мы используем физическое обнаружение отдельных молекул для считывания электрических сигналов, идентифицирующих основания ДНК», — пояснил Крстич.
Для управления и локализации ДНК ученые создали водную нанопору, встроенную в воду, на основе линейной ловушки Пола — устройства, улавливающего частицы в осциллирующем электрическом поле — и экспериментально доказали ее функциональность.
Ранее существовали сомнения, что заряженная микро- или наночастица может быть захвачена квадрупольным осциллирующим полем ловушки Пола в водном растворе, но вычисления ORNL и эксперименты Йеля доказали, что вода фактически помогает стабилизировать механизмы захвата, делая методы секвенирования более осуществимыми.