Udvikling af DNA-fælde baner vej for personlig medicin

Sekventering af DNA-basepar - de individuelle molekyler, der udgør DNA - er nøglen for medicinske forskere, der arbejder hen imod personlig medicin. At være i stand til at isolere, at studere og sekventere disse DNA-molekyler ville give videnskabsfolk mulighed for at skræddersy diagnostiske tests, terapier og behandlinger baseret på hver patients individuelle genetiske sammensætning.

Men at være i stand til at isolere individuelle molekyler som DNA-basepar, som kun er to nanometer på tværs – eller omkring 1/50, 000. diameteren af ​​et menneskehår – er utrolig dyrt og svært at kontrollere. Ud over, At udtænke en måde at fange DNA-molekyler i deres naturlige vandige miljø komplicerer tingene yderligere. Forskere har brugt det sidste årti på at kæmpe for at isolere og fange individuelle DNA-molekyler i en vandig opløsning ved at prøve at føre det gennem et lille hul på størrelse med DNA, kaldet en "nanopore, "som er ekstremt svær at lave og kontrollere.

Nu har et hold ledet af forskere fra Yale University bevist, at isolering af individuelle ladede partikler, ligesom DNA-molekyler, er faktisk muligt ved hjælp af en metode kaldet "Paul trapping, " som bruger oscillerende elektriske felter til at begrænse partiklerne til et rum kun nanometer i størrelse. (Teknikken er opkaldt efter Wolfgang Paul, som vandt Nobelprisen for opdagelsen.) Indtil nu, videnskabsmænd har kun været i stand til at bruge Paul-fælder til partikler i et vakuum, men Yale-teamet var i stand til at begrænse en ladet testpartikel – i dette tilfælde, en polystyrenperle – med en nøjagtighed på kun 10 nanometer i vandige opløsninger mellem firedobbelte mikroelektroder, der forsynede det elektriske felt.

Deres enhed kan være indeholdt på en enkelt chip og er enkel og billig at fremstille. "Idéen ville være, at læger kunne tage en lille dråbe blod fra patienter og være i stand til at køre diagnostiske test på det lige der på deres kontor, i stedet for at sende det til et laboratorium, hvor test kan tage dage og er dyrt, " sagde Weihua Guan, en Yale-ingeniørstuderende, der ledede projektet.

Ud over diagnostik, denne "lab-on-a-chip" ville have en bred vifte af anvendelser, Guan sagde, såsom at kunne analysere, hvordan individuelle celler reagerer på forskellig stimulering. Mens der er flere andre teknikker til cellemanipulation tilgængelige nu, såsom optisk pincet, Yale-teamets tilgang fungerer faktisk bedre, da størrelsen af ​​målene bliver mindre, i modsætning til andre tilgange.

Holdet, hvis resultater vises i den tidlige udgave af den 23. maj Proceedings fra National Academy of Sciences, brugte ladede polystyrenperler i stedet for egentlige DNA-molekyler, sammen med en todimensionel fælde for at bevise, at teknikken virkede. Næste, de vil arbejde hen imod at skabe en 3D-fælde ved hjælp af DNA-molekyler, hvilken, ved to nanometer, er endnu mindre end testperlerne. De håber at have en fungerende, 3-D fælde ved hjælp af DNA-molekyler i det næste år eller to. Projektet er finansieret af et National Institutes of Health-program, der har til formål at sekventere en patients hele genom for mindre end $1, 000.

"Dette er fremtiden for personlig medicin, " sagde Guan.