Ускорение и удешевление секвенирования ДНК для персонализированной медицины

Секвенирование ДНК меняет здравоохранение, но текущие технологии дают лишь фрагментарную картину генома. Полное секвенирование генома человека сейчас стоит около $10 миллионов.

Ученые из Университета штата Аризона получили грант в 897000 * *отНациональногоисследовательскогоинститутагеномачеловека(NHGRI, NIH).Цельинститута—снизитьстоимостьдо * *1000, что сделает секвенирование рутинным диагностическим инструментом для борьбы с раком, диабетом, болезнями сердца.

Новый подход к секвенированию

Проект под руководством химика Пейминга Чжана и Цзянь Гу объединяет физику, химию и нанотехнологии. Их цель — ускорить процесс, который в рамках проекта «Геном человека» (13 лет, $2.7 млрд), до нескольких дней.

Технология предполагает размещение миллиардов пар оснований ДНК на одном чипе размером 1 см × 1 см. Метод использует гибридизацию: одноцепочечные ДНК-пробы на чипе связываются с образцом. Атомно-силовой микроскоп (AFM) быстро сканирует поверхность, определяя места связывания и регистрируя последовательность.

Ключ к успеху — нанопечать

«Традиционные методы ограничены количеством проб на чипе», — говорит Цзянь Гу. Используя разработанную им технологию механической нанопечати, можно разместить миллиарды проб на поверхности чипа с очень низкой себестоимостью. Каждая проба соответствует одному секвенируемому пару оснований.

Первая цель исследователей — доказать работоспособность подхода к 2009 году, создав универсальный наномассив ДНК на чипе 100 мкм × 100 мкм.

Другие проекты ASU

Грант Чжана — один из девяти, выданных NIH для достижения цели в $1000. В ASU также работают две другие команды:

• Питер Уильямс работает над проектом $100 000 генома, целью которого является быстрое и недорогое секвенирование генов, связанных с болезнями.
• Стюарт Линдси в отдельном проекте разрабатывает метод пропускания ДНК через молекулярное кольцо (циклодекстрин) для считывания последовательности по силе трения.

«В программе NHGRI всего 36 грантов. То, что ASU имеет три из них — почти 10% программы, — весьма примечательно», — отмечает Питер Уильямс.