Усовершенствование ДНК-секвенирования с помощью нанофизики и электрических полей

Исследователи из Северо-Восточного университета в партнерстве с биотехнологической компанией Pacific Biosciences разработали новый метод загрузки ДНК в нанолунки для секвенирования, повысив эффективность на порядки величины. Работа опубликована в Nature Nanotechnology.

Проблема современных методов

Традиционные методы секвенирования второго поколения сталкиваются с фундаментальным ограничением: сборка полной последовательности из шести миллиардов фрагментов человеческого генома подобна склейке гигантского пазла. После первых нескольких сотен оснований процент ошибок становится слишком высоким.

Новый подход: нанопоры и электрическое поле

Компания Pacific Biosciences разработала оптическую технологию одно-молекулярного секвенирования ДНК с использованием нанолунок. Однако их метод загрузки предпочтительно захватывает короткие, а не длинные молекулы ДНК.

Лаборатория профессора Мени Вануну модифицировала лунки, добавив в их основание нанопоры. Это позволяет притягивать более длинные сегменты ДНК с помощью электрического поля. Приложение напряжения эффективно направляет заряженные молекулы ДНК в лунки, причем длинные молекулы теперь захватываются предпочтительнее коротких.

«Крупным молекулам ДНК нужен лишь небольшой толчок, чтобы попасть в объем для секвенирования. Приложив эту силу, мы можем легко захватывать огромные фрагменты образца. Система откроет возможности для совершенно новых экспериментов по секвенированию», — говорит Джо Ларкин, первый автор статьи.

Будущие цели

Исследователи работают над адаптацией технологии для крупномасштабного использования, тестируя пористый субстрат для замены металлических лунок. Конечная цель — создать платформу для секвенирования каждой нативной молекулы нуклеиновой кислоты в отдельной клетке без необходимости предварительного копирования.