Undersøgelse foreslår, hvordan man bygger en bedre 'nanopore' biosensor

Forskere har fundet en vej frem for den langvarige udvikling af nanopore-biosensorer - bittesmå DNA-sekventeringsenheder, der potentielt kan være meget hurtigere og billigere end den nuværende teknologi.

Nanoporer er kanaler, som forskere kan skabe i en tynd membran, en nanometer i diameter, som nukleinsyre eller andre molekyler kan passere igennem. Når et molekyle passerer igennem, omsættes dets molekylære sammensætning til elektroniske signaler.

De elektroniske signaler er som en strøm af tal, der derefter kan analyseres for at udlede egenskaber om molekylerne. Dette kan potentielt opnås med nanoporer meget hurtigere og billigere end med nuværende DNA-sekventeringsmetoder. Men indtil videre har teknikken været begrænset af vanskeligheden ved at lave nanoporer, der kan detektere nukleinsyresekvenser med høj nøjagtighed.

Forskerne, ledet af University of Illinois i Chicago, har opdaget, hvordan man laver nanoporer, der er meget selektive for nukleinsyrer, baseret på indsigt opnået ved at bruge avanceret computermodellering og eksperimentelle teknikker. De demonstrerede brugen af ​​molekylær genkendelse til at justere selektiviteten og følsomheden af ​​nanoporer for nukleinsyrer.

"Vi ønskede at være i stand til at kontrollere denne selektivitet," sagde studieforfatter William Schoch, UIC lektor i maskin- og industriteknik. "Det viser sig, at ved at ændre den molekylære byggestens sammensætning af disse kanaler, kan vi faktisk konstruere dem til at være meget mere selektive for målmolekyler. Det vidste vi ikke før."

Forskerne lavede deres kanaler ved hjælp af DNA-origami - en metode, hvorved DNA foldes til ethvert givet arrangement eller form. Derved var de i stand til at introducere kemiske grupper, der specifikt binder nukleinsyrestrenge, men som har ringe interaktion med andre typer molekyler.

Mens de finjusterer deres tilgang, mener forskerne, at de i høj grad kan øge nøjagtigheden af ​​målingerne, hvilket åbner døren til en revolutionerende måde at sekventere DNA.

Forskerholdet omfatter University of Illinois i Chicago, University of California, Berkeley og California State University, Long Beach, samt forskere fra Kina og Saudi-Arabien.