En hurtig, letanvendelig DNA-amplifikationsmetode ved 37 Celcius

Forskere i Japan har udviklet en måde at amplificere DNA på i en skala, der er egnet til brug i de nye områder af DNA-baseret databehandling og molekylær robotteknologi. Ved at muliggøre detektion af meget følsom nukleinsyre, deres metode kunne forbedre sygdomsdiagnostik og fremskynde udviklingen af ​​biosensorer, for eksempel, til fødevare- og miljøapplikationer.

Forskere fra Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech), Abbott Japan Co., Ltd, og University of Electro-Communications, Japan, rapportere en måde at opnå million gange DNA-amplifikation og målrettet hybridisering, der virker ved kropstemperatur (37°C/98,6°F).

Metoden, navngivet L-TEAM (Low-TEmperature AMplification), er resultatet af mere end fem års forskning og tilbyder flere fordele i forhold til traditionel PCR, den dominerende teknik, der bruges til at amplificere DNA-segmenter af interesse.

Med sin brugervenlige "one-pot" design, L-TEAM undgår behovet for opvarmnings- og afkølingstrin og specialudstyr, der normalt er forbundet med PCR. Det betyder, at det er en effektiv, billig metode, der i høj grad kan forhindre proteindenaturering, derved åbner en ny vej til realtidsanalyse af levende celler.

I deres undersøgelse offentliggjort i Organisk og biomolekylær kemi , forskerne introducerede syntetiske molekyler kaldet låste nukleinsyrer (LNA'er) i DNA-strengene, da disse molekyler er kendt for at hjælpe med at opnå større stabilitet under hybridisering.

Tilføjelsen af ​​LNA førte til en uventet, men gavnligt, resultat. Holdet observerede et reduceret niveau af "lækage"-forstærkning, en type ikke-specifik amplifikation, der længe har været et problem i DNA-amplifikationsundersøgelser, da det kan føre til en fejl i sygdomsdiagnosen, det er, en falsk positiv.

"Vi var overraskede over at opdage den nye effekt af LNA til at overvinde det almindelige lækageproblem i DNA-amplifikationsreaktioner, " siger Ken Komiya, assisterende professor ved Tokyo Tech's School of Computing. "Vi planlægger at undersøge mekanismerne bag lækageforstærkning i detaljer og yderligere forbedre følsomheden og hastigheden af ​​L-TEAM."

I den nærmeste fremtid, metoden kunne bruges til at påvise korte nukleinsyrer såsom mikroRNA til medicinsk diagnostik. I særdeleshed, det kunne lette point-of-care test og tidlig sygdomsdetektion. MikroRNA'er anerkendes nu i stigende grad som lovende biomarkører til kræftpåvisning og kan være nøglen til at afdække mange andre aspekter af menneskers sundhed og miljøvidenskab.

Ud over, Komiya forklarer, at L-TEAM baner vejen for praktisk brug af DNA computing og DNA-styret molekylær robotik. "Den oprindelige motivation bag dette arbejde var konstruktionen af ​​et nyt forstærket modul, der er afgørende for at bygge avancerede molekylære systemer, " siger han. "Sådanne systemer kunne give indsigt i det operationelle princip bag levende ting."