Hurtig, Billig DNA-sekventering rykker tættere på virkeligheden

Da indsatser som The Cancer Genome Atlas og andre genererer enorme mængder information om den genetiske sammensætning af forskellige typer kræft, det bliver mere og mere klart, at sådan information har et stort potentiale til at bestemme, hvilke kræftlægemidler der skal bruges til at behandle en specifik patient. Imidlertid, at indse, at potentialet ikke kun vil kræve, at kræftforskere afslører sammenhængen mellem specifikke genændringer i en given tumor og denne tumors respons på en specifik lægemiddelbehandling, men at teknologer udvikler hurtigere metoder til at påvise specifikke mutationer, som ville være økonomisk at bruge på individuelle patienter.

Et teknologisk gennembrud for at løse dette sidstnævnte problem kan være ved hånden takket være nyligt arbejde udført af Amit Meller og hans kolleger ved Boston University. Rapportering af deres arbejde i journalen Nano bogstaver , disse efterforskere beskrev brugen af ​​elektrisk ladede nanoporer til at detektere specifikke genetiske sekvenser, når enkelte DNA-molekyler passerer gennem poren. Hvis den videre udvikling viser sig at være vellykket, denne metode kunne give en ny tilgang til mutationsdetektion, der ikke involverer tidskrævende og dyre amplifikationsprocesser.

Efterforskerne byggede deres sekventeringsenhed ved at bruge en fokuseret elektronstråle til at bore et hul med en diameter på 4-5 nanometer i en siliciumnitridmembran. Membranen placeres derefter mellem to små væskekamre, og et elektrisk felt påføres på tværs af membranen ved hjælp af et par sølv/sølvklorid-elektroder. Denne påførte strøm får individuelle DNA-molekyler til at bevæge sig gennem poren, vrider sig og trævler ud, når de kommer ind i poren.

For at identificere en kendt genetisk sekvens, efterforskerne behandler først en DNA-prøve med specifikke sekvenser af en DNA-analog kendt som en peptidnukleinsyre, eller PNA, som vil binde til den korrekte komplementære DNA-sekvens af interesse. Når den matchede DNA-PNA-sekvens passerer gennem poren, det frembringer en markant ændring i den elektriske strøm, der passerer mellem de to elektroder, en ændring, som efterforskerne påviste, let kan skelnes fra uændret dobbeltstrenget DNA, det er, DNA ikke dupleks med PNA-proben. Enheden er i stand til at analysere et DNA-molekyle i sekundet.

Dette arbejde er beskrevet detaljeret i et papir med titlen "Nanopore Based Sequence Specific Detection of Duplex DNA for Genomic Profiling." Et sammendrag af denne artikel er tilgængelig på tidsskriftets hjemmeside.