En bedre måde at bygge DNA-stilladser på

Forestil dig at tage DNA -tråde - materialet i vores celler, der bestemmer, hvordan vi ser og fungerer - og bruge det til at bygge små strukturer, der kan levere stoffer til mål i kroppen eller tage elektronisk miniaturisering til et helt nyt niveau.

Selvom det stadig lyder som science fiction for de fleste af os, forskere har sammensat og eksperimenteret med DNA -strukturer i årtier. Og, i de seneste år, arbejde fra forskere som McGill University kemiprofessor Hanadi Sleiman har flyttet brugen af ​​menneskeskabte DNA-strukturer tættere på en række forskellige virkelige applikationer.

Men som disse applikationer fortsætter med at udvikle sig, de kræver stadig større og komplekse DNA-strenge. Det har givet et problem, fordi de automatiserede systemer, der bruges til at fremstille syntetisk DNA, ikke kan producere strenge, der indeholder mere end omkring 100 baser (de kemikalier, der forbindes for at danne strengene). Det kan tage hundredvis af disse korte tråde at samle nanorør til applikationer såsom smarte lægemiddelleveringssystemer.

En mere økonomisk metode

I ny forskning offentliggjort 5. maj i Naturkommunikation , imidlertid, Sleimans team hos McGill rapporterer, at de har udtænkt en teknik til at skabe meget længere DNA-strenge, inklusive specialdesignede sekvensmønstre. Hvad mere er, denne fremgangsmåde producerer også store mængder af disse længere tråde på få timer, gør processen potentielt mere økonomisk og kommercielt levedygtig end eksisterende teknikker.

Den nye metode går ud på at lægge små tråde sammen efter hinanden, så de binder sig til en længere DNA-streng ved hjælp af et enzym kendt som ligase. Et andet enzym, polymerase, bruges derefter til at generere mange kopier af den lange DNA-streng, giver større volumener af materialet. Polymeraseprocessen har den ekstra fordel at korrigere eventuelle fejl, der måtte være indført i sekvensen, amplificerer kun det korrekt sekvenserede, produkt i fuld længde.

Designer DNA materialer

Holdet brugte disse strenge som et stillads til at lave DNA-nanorør, demonstrerer, at teknikken gør det muligt at programmere længden og funktionerne af rørene præcist. "Til sidst, hvad vi får er lang, syntetisk DNA -streng med præcis den sekvens af baser, vi ønsker, og med præcis så mange gentagelsesenheder, som vi ønsker, " forklarer Sleiman, som var medforfatter af undersøgelsen sammen med Graham Hamblin, som for nylig afsluttede sin doktorgrad, og ph.d.-studerende Janane Rahbani.

"Dette arbejde åbner døren mod en ny designstrategi inden for DNA-nanoteknologi, " Sleiman siger. "Dette kunne give adgang til designer-DNA-materialer, der er økonomiske og kan konkurrere med billigere, men mindre alsidige teknologier. I fremtiden, anvendelser kan variere fra tilpasset gen- og proteinsyntese, til applikationer inden for nanoelektronik, nano-optik, og medicin, herunder diagnose og terapi."