Наноустройство для «расплетания» ДНК приближает персонализированную геномику

Прочтение генетической информации требует «расплетания» двойной спирали ДНК, что традиционно связано с нагревом всего образца и использованием химикатов, которые могут её повредить.

Исследователи из Университета Осаки представили в ACS Nano новую технологию, использующую миниатюрный нагреватель для точного и щадящего разделения цепей ДНК.

Как это работает:

• Устройство содержит нанопору и наноразмерную платиновую катушку.
• Когда молекула ДНК достигает нанопоры, на катушку подаётся напряжение, и она локально нагревается.
• Тепло «расплетает» двойную спираль, позволяя считывать одну цепь за раз.

Ключевые преимущества:

• Локальный нагрев: нагревается только крошечная область вокруг нанопоры, а не весь образец.
• Низкое энергопотребление: процессу требуется всего несколько милливатт мощности.
• Минимизация повреждений: ДНК меньше повреждается, что повышает точность считывания.

Результаты тестирования:

Метод успешно протестирован на длинной молекуле ДНК вируса (~50 000 пар оснований) и небольшой кольцевой плазмиде. Для расплетания хватило surprisingly малого количества тепла.

Точный контроль нагрева позволил управлять процессом: регулировать скорость расплетания и детектировать прохождение ДНК через пору с помощью электрических сигналов. Это дало ценную информацию о влиянии на движение ДНК электрических сил, вязкого сопротивления жидкости и температуры.

Перспективы:

Как отмечает старший автор Томодзи Каваи, устройство должно быть простым в изготовлении и может стать ключевой технологией для быстрого и точного секвенирования нового поколения.

Благодаря микроскопическим размерам и низкому энергопотреблению, систему можно интегрировать в портативные диагностические устройства. Это открывает путь к экспресс-тестам для выявления генов, ответственных за рак или другие заболевания, прямо на месте, и развитию персонализированной медицины.