Усовершенствование метода секвенирования ДНК

Усовершенствование технологии секвенирования ДНК

Секвенирование ДНК определяет точную нуклеотидную последовательность молекулы ДНК. Это один из наиболее важных биологических и медицинских инструментов анализа генома. Находя в молекуле уже известные картированные гены, ученые могут обнаружить мутации, или даже определить, какому организму принадлежит ДНК.

В этом методе раствор ДНК истекает через нанопоры в момент считывания информации. К сожалению, метод имеет существенную погрешность, так как скорость истечения раствора слишком велика. Ученые Федеральной политехнической школы Лозанны создали вязкую жидкость, которая тысячекратно замедляет истечение ДНК через поры, значительно улучшая разрешение и точность метода. Результаты опубликованы в Nature Nanotechnology.

ДНК является длинной полимерной молекулой из четырех типов нуклеотидов. Скомбинированные различным образом, они кодируют генетическую информацию. Дискретные участки ДНК, состоящие из тысяч нуклеотидных последовательностей, называются генами.

При секвенировании ДНК проходит через крошечные поры в мембране, на которую подаётся электрический ток. Электрическое сопротивление всех четырех нуклеотидов различно, и по колебаниям тока прибор идентифицирует нуклеотиды. Проблема заключается в том, что ДНК проходит через поры слишком быстро, чтобы быть считанной с достаточной точностью.

Лаборатория Александры Раденович исследует плотную вязкую жидкость, которая замедляет скорость прохождения ДНК на 2-3 порядка. В результате появилась возможность точно установить каждый нуклеотид и его место в последовательности.

Яндон Фэн и Лю Кэ из лаборатории Андраша Киша разработали нанопленку из дисульфида молибдена MoS2 толщиной 0,7 нм. Так как для создания нанопор используется графен, то дисульфид молибдена имеет существенное преимущество перед графеном в том, что молекулы ДНК прилипают к нему меньше, чем к графену. Затем команда нашла способ проделать в мембране нанопоры диаметром 3 нм.

Далее учёные растворили ДНК в вязкой ионогенной жидкости при комнатной температуре. В зависимости от вида ионов и концентрации меняется градиент вязкости. Было найдено оптимальное значение градиента вязкости для замедления истечения ДНК через поры.

«В ближайшие годы эта технология должна быть широко внедрена в клиническую практику,» — говорит Александра Раденович. «Для этого технология должна быть экспрессной и недорогой, и наши исследования позволят получить такую технологию.»

По материалам Science Newsline(e) Science News