Новая система для улучшения секвенирования ДНК

Исследователи из Кембриджского университета разработали сенсорную систему, которая коммерциализируется в Великобритании для быстрого и недорогого секвенирования ДНК. Это может повысить эффективность прогнозирования и диагностики заболеваний, а также сделать персонализированное лечение более доступным.

Доктор Ульрих Кайзер из Кавендишской лаборатории и его коллеги создали систему, объединяющую твердотельный нанопор с техникой ДНК-оригами. Технология лицензирована компании Oxford Nanopore для разработки портативных устройств анализа ДНК.

Нанопорная технология имеет потенциал для революции в секвенировании ДНК, предлагая значительные улучшения по мощности, стоимости и скорости по сравнению с текущими методами. Нанопора — это отверстие диаметром от 1 до 100 нанометров в мембране, разделяющей камеры с солевым раствором. При прохождении молекул через пору происходит изменение ионного тока, что позволяет анализировать их свойства.

Существует два основных типа нанопор:

• Твердотельные нанопоры, создаваемые в кремнии или графене. Их сложно изготовить, и они менее чувствительны.
• Биологические нанопоры на основе белков. Они дешевы и воспроизводимы, но пригодны для ограниченного круга задач.

Новая разработка представляет собой гибридную нанопору, сочетающую твердотельный материал (кремний или графен) с ДНК-оригами — точно контролируемыми структурами из ДНК.

"Структуры ДНК-оригами могут принимать любую форму, что позволяет с высокой точностью контролировать размер и форму поры, чтобы через неё проходили только молекулы определённой формы", — говорит доктор Кайзер.

Этот контроль позволяет проводить более детальный анализ молекул, что критически важно для фенотипирования или секвенирования генов. Функциональные группы и другие адаптеры можно с субнанометровой точностью добавлять к цепям ДНК, повышая чувствительность и надёжность. Процесс самоорганизации позволяет одновременно производить сотни миллиардов таких структур с выходом до 90%.

Исследование, опубликованное в журнале Lab on a Chip, показало, что система позволяет проводить до 16 измерений одновременно, что значительно увеличивает пропускную способность данных.