Forskere tager skridt mod hurtigt, lavpris DNA-sekventeringsenhed

Forskere ved Oak Ridge National Laboratory og Yale University har udviklet et nyt koncept til brug i en højhastigheds genomisk sekventeringsenhed, der kan have potentialet til at reducere omkostningerne væsentligt.

"De lave omkostninger - hvis det kan opnås - ville gøre det muligt at bruge genomisk sekventering i daglig klinisk praksis til medicinske behandlinger og forebyggelse, " sagde Predrag Krstic, projektdirektør og tidligere ORNL-fysiker nu ved University of Tennessee-ORNL Joint Institute for Computational Sciences.

Forskningen er en del af en næsten ti år lang køretur fra National Human Genome Research Institute fra National Institutes of Health for at understøtte den videnskab, der er nødvendig for at bringe omkostningerne ved at sekventere et menneskeligt genom ned til $1, 000.

Forskere fra ORNL og Yale University har skabt nanoporer, eller ekstremt smalle vandkanaler, med et radiofrekvent elektrisk felt, der er i stand til at fange segmenter af DNA og andre biomolekyler.

I en artikel offentliggjort i det videnskabelige tidsskrift Lille , med titlen, "Tunable Aqueous Virtual Micropore, "Forskere fra ORNL og Yale University brugte teori og beregning, valideret af eksperimenter, at bevise, at en ladet mikro- eller nanopartikel, såsom et DNA-segment, kan være indespærret i en "vandig virtuel pore." Vandet giver et stabilt miljø for DNA-integritet, mens de virtuelle "vægge" tillader DNA at bevæge sig gennem nanoporen uden at interagere med fysiske vægge.

Som en ekstra fordel, videnskabsmænd kan kontrollere størrelsen og stabiliteten af ​​en virtuel nanopore ved hjælp af eksterne elektriske felter, noget de ikke kan med en fysisk nanopore.

"Da en enkelt DNA-polymer translokeres gennem en syntetisk nanopore, vi bruger fysisk påvisning af enkelte molekyler til at læse elektriske signaler, der identificerer DNA-baser, " sagde Krstic.

For at hjælpe med at kontrollere og lokalisere DNA, Forskere fra ORNL og Yale skabte den vandige nanopore indlejret i vand baseret på en lineær Paul-fælde - en enhed, der fanger partikler i et oscillerende elektrisk felt - og eksperimentelt beviste dens fangstfunktionalitet.

Der var nogen tvivl om, at en ladet mikro- eller nanopartikel kunne begrænses af det quadrupole oscillerende elektriske felt i Paul-fælden, når den er fyldt med vandigt opløsningsmiddel, men ORNL-beregning og Yale-eksperimenter beviser, at vand faktisk hjælper med at stabilisere fangstmekanismer, gør sekventeringsmetoder mere gennemførlige.