Создан молекулярный брайль для идентификации молекул ДНК

Исследователи из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA) и Нью-Йоркского университета (NYU) разработали метод обнаружения последовательностных различий в отдельных молекулах ДНК с помощью наноскопических изображений самих молекул.

Работа опубликована в Journal of the Royal Society Interface.

Используя подход, названный «Прямое молекулярное распознавание», исследователи применили наночастицы, чтобы превратить молекулы ДНК в форму молекулярного брайля. Его можно «прочитать» в нанометровом масштабе (одна миллиардная метра) с помощью высокоскоростной атомно-силовой микроскопии (AFM).

Руководители исследования: Джейсон Рид, научный сотрудник, и профессор Джим Гимзевски, пионер нанотехнологий (оба из Калифорнийского института наносистем UCLA), а также профессор Бад Мишра, эксперт в геномике (Институт математических наук Куранта NYU). Группа полагает, что метод найдет множество практических применений, например, для сверхчувствительного обнаружения молекул ДНК в геномных исследованиях, медицинской диагностике и идентификации патогенов.

Существующие методы для этой цели требуют много времени, технически сложны и дороги. Они также нуждаются в значительном количестве генетического материала для точных измерений и часто требуют предварительного знания состава образца.

По словам Мишры, чтобы преодолеть эти недостатки, команда разработала метод «одна клетка – одна молекула». Он обходится без сложных химических манипуляций, лежащих в основе существующих методов, и вместо этого использует уникальную форму самих молекул для идентификации. Этот подход обладает преимуществами быстроты и чувствительности на уровне единичной молекулы.

Рид заявляет, что «долгосрочная цель нашей команды – исследовать, понять и контролировать биологию отдельных клеток в сложных тканях, таких как мозг или злокачественные опухоли. Для этого необходимо решить нерешенную проблему в молекулярном анализе единичных клеток: отсутствие метода для рутинного, надежного и недорогого определения общей транскрипционной активности генов».

В своей статье команда детально изучила потенциальное применение этой техники для количественной оценки активности генов в живой ткани (транскрипционное профилирование). Они показали, что метод Прямого молекулярного распознавания может точно определить относительное содержание нескольких видов ДНК в смеси, используя лишь несколько молекул, – результат, недостижимый другими методами.