Ученые создали детектор для ускорения и удешевления секвенирования ДНК через нанопоры
Исследователи из Гарварда впервые создали интегрированный нанопоровый детектор, который может революционизировать секвенирование ДНК. Устройство измеряет локальные изменения электрического тока, когда нити ДНК проходят через микроскопические отверстия (нанопоры) в заряженной мембране.
Суть технологии
- Принцип работы: Метод нанопорового секвенирования, описанный более 15 лет назад, основан на регистрации изменений электрического тока, возникающих при прохождении четырех нуклеотидных оснований ДНК через пору.
- Проблема: До сих пор было сложно точно измерить эти крайне слабые локальные изменения тока и масштабировать процесс.
- Решение: Команда под руководством профессора Чарльза Либера использовала нанопроволоку в качестве наноразмерного транзистора. Этот детектор локально измеряет и эффективно усиливает сигнал.
Ключевые преимущества
- Локальность и точность: «Наш метод идеален, потому что он чрезвычайно локализован», — заявил Чарльз Либер. Детектор измеряет изменение электрического потенциала непосредственно у поры.
- Скорость: Детектор может работать на гигагерцовых частотах, что критически важно для высокой пропускной способности при работе с большими молекулами ДНК.
- Параллелизм: Технология открывает путь к параллельному секвенированию с использованием массивов из миллионов пор, что резко ускоряет процесс.
- Удешевление: В будущем технологию можно будет разместить на кремниевом чипе, что устранит необходимость в дорогостоящей амплификации ДНК (ПЦР) и сложном лабораторном оборудовании.
Перспективы
Соавтор исследования Пинг Се сравнил современное секвенирование ДНК с компьютерами 1950-60-х годов: оно требует много оборудования и очень дорого. Новая технология открывает путь к повсеместному использованию.
«Наш детектор открывает дверь к тому, чтобы, взяв образец крови, сразу узнать, чем инфицирован пациент, и очень быстро принять решение о лечении», — сказал Пинг Се.
Офис технологического развития Гарварда уже работает над стратегией коммерциализации технологии, включая лицензирование компании, которая планирует интегрировать ее в свою платформу для секвенирования ДНК.
Исследование опубликовано в журнале Nature Nanotechnology 11 декабря.