In situ ekstraktion og påvisning af DNA ved hjælp af nanoporer

At kunne påvise DNA fra en enkelt celle er vigtigt for påvisning af sygdomme og genetiske lidelser. Måling af enkelte DNA-molekyler har været muligt i nogen tid; imidlertid, direkte påvisning af prøver ved ekstraktionspunktet uden behov for efterfølgende trin har ikke. Nu, forskere ved SANKEN, Osaka University har demonstreret en metode til at frigive DNA på målepunktet. Deres resultater er offentliggjort i Små metoder .

Nanoporer er meget bittesmå huller, der findes i biologi eller kan specialdesignes. Der er sket spændende fremskridt i at bruge nanoporer som gateways, der tillader tæt overvågning, når molekyler passerer igennem én efter én. For eksempel, de individuelle DNA-baser, der passerer gennem en pore, er blevet identificeret, hvilket muliggør sekventering af hele genomet.

Imidlertid, på trods af disse bemærkelsesværdige trin i enkelt molekyle detektion, det har været nødvendigt at øge koncentrationen af ​​DNA-prøver for en vellykket måling, fordi der ikke var nogen måde, hvorpå molekylerne pålideligt kunne få molekylerne til måleporen.

Forskerne har skabt en 3D-integreret nanopore, der kan sprænge celler umiddelbart før måling. De frigivne molekyler kan effektivt afgives til sansningszonen og måles uden at skulle udføre yderligere trin, der kunne indføre fejl.

"Vores sensor har to vigtige dele. Det første er et lag, der indeholder adskillige huller, der er meget mindre end en celle. Et elektrostatisk felt bruges til at sprænge cellen, og visse frigivne stoffer kan passere gennem huller, mens større affald ikke kan, i det væsentlige at levere et filter, " forklarer undersøgelsens første forfatter Makusu Tsutsui. "Under dette filterlag, adskilt af et afstandsstykke, er en enkelt nanopore i en anden membran, hvor målingerne foretages."

Når en spænding påføres, en strøm løber gennem poren på grund af saltioner i den omgivende opløsning. Denne strøm er delvist blokeret, når store DNA-molekyler også passerer gennem poren, og ændringerne giver information om de store molekyler. For eksempel, om molekylet – som kan være millimeter langt – er foldet.

"Filtreringseffekten af ​​vores 3D-integrerede nanopore forhindrer blokering af måleporen, hvilket gør den robust at bruge, " siger undersøgelsens korresponderende forfatter Tomoji Kawai. "Vi forventer derfor, at det vil blive brugt i nye teknologier til hurtigt at detektere mutante vira på genomniveau."