Нанопоровое секвенирование ДНК: путь к доступной расшифровке генома
Исследователи из Юго-Западного университета Цзяотун обнаружили, что длинные цепи ДНК в растворе с низкой концентрацией соли лучше подходят для нанопорового секвенирования третьего поколения. Это открытие может приблизить реализацию цели «геном за $1000», поставленной Национальными институтами здоровья США (NIH).
Контекст и важность технологии
Секвенирование ДНК — ключевой инструмент биологии и медицины. Если проект «Геном человека» (1970-е) занял более 10 лет и стоил $1 млрд, то технологии второго поколения сократили время до недели. Нанопоровое секвенирование (третье поколение) обещает сделать процесс ещё быстрее и дешевле.
Суть метода и проблема
При прохождении молекулы ДНК через нанопору регистрируется характерный блокирующий ионный ток, по которому определяют структуру ДНК. Однако две основные проблемы мешали эффективности:
- Свёрнутая структура ДНК мешает её концу попасть в нанопору.
- Высокая скорость прохождения затрудняет расшифровку сигнала.
Ключевые открытия группы профессора Цянь Линьмао
- Низкая концентрация соли (2013 г.): делает конформацию ДНК более растянутой, облегчая попадание в нанопору и снижая трение о её стенки.
- Длина цепи (новое исследование): с увеличением длины молекула ДНК становится ещё более растянутой, что облегчает её прохождение через пору.
- Влияние на трение: при низкой нормальной нагрузке длина цепи не оказывает значительного влияния на трение. Это означает, что техника нанопорового секвенирования не ограничена длиной молекул ДНК.
Вывод и перспективы
Длинные цепи ДНК в растворе с низкой концентрацией соли — оптимальные условия для нанопорового секвенирования. Это открывает путь к получению более длинных «прочтений» (reads) генома.
«В будущем каждый сможет позволить себе провести секвенирование своего генома», — говорит профессор Цянь. — «Наши результаты показывают, что метод не ограничен длиной цепи ДНК. Это может повысить эффективность и ещё больше снизить стоимость».
Исследователи приступают к масштабному проекту по оптимизации параметров секвенирования третьего поколения, что ускорит его развитие и практическое применение.