Нанопоры-киборги помогут ускорить анализ ДНК
Гибридные нанопоры для секвенирования ДНК – большой шаг к персонализированной медицине
LifeSciencesToday по материалам Delft University of Technology:
Fitting a biological nanopore into a man-made one, new ways to analyze DNA
Ученые из Дельфтского технологического университета (Delft University of Technology) и Оксфордского университета (Oxford University) сообщили о новом типе нанопор, который может помочь в разработке систем для быстрого и дешевого генетического анализа. В журнале Nature Nanotechnology они описывают новый метод, позволяющий получать крошечные отверстия для измерения и анализа отдельных молекул ДНК, сочетающие в себе искусственные и биологические материалы (Adam R. Hall et al., Hybrid pore formation by directed insertion of α-haemolysin into solid-state nanopores).
«Первая карта генома человека была завершена в 2003 году и стоила около 3 миллиардов долларов. Представьте себе, что цена может упасть до уровня нескольких сотен евро, когда каждый сможет пройти такую процедуру и получить полный анализ своего генома. Это позволит врачам диагностировать и лечить болезни еще до появления их симптомов», – объясняет профессор Сиз Деккер (Cees Dekker) из Института нанотехнологий Кавли в Делфте (Kavli Institute of Nanoscience).
Одно из перспективных устройств для достижения этой цели называется нанопорой. Нанопора – крошечное отверстие, которое может быть использовано для «считывания» информации с отдельной проходящей через него молекулы ДНК.
Результатом последней работы группы Деккера, проведенной в сотрудничестве с профессором Хаганом Бейли (Hagan Bayley) из Оксфордского университета, стал новый, более надежный тип нанопор. Он сочетает в себе биологические и искусственные строительные блоки.
«Нанопоры уже используются для анализа ДНК. Для этого существующие в природе порообразующие белки встраиваются в липидные мембраны. Молекулу ДНК можно «протянуть» через такую пору, приложив к ней электрическое напряжение. В этом случае ее анализ чем-то напоминает способ воспроизведения музыки старым кассетным магнитофоном с его магнитной лентой, проходящей через плеер. Однако один аспект такой биологической технологии – зависимость от хрупкого слоя липидов – делает ее достаточно сложной. Новый гибридный подход гораздо более надежен и больше подходит для интеграции нанопор в считывающие устройства», – поясняет ситуацию Деккер.
На рисунке отображено образование гибридных пор методом прямой интеграции естественного порообразующего белка альфа-гемолизина (розовый) в нанопоры из прочного материала (отверстия в нижнем зеленом слое). Приложенное электрическое поле протаскивает молекулу двухцепочечной ДНК (синяя, слева) через отверстие, что приводит к интеграции белка гемолизина в нитрид-кремниевую мембрану. После сборки такие гибридные нанопоры можно использовать для секвенирования и анализа одноцепочечных молекул ДНК (синяя, в центре).
Credit: Image courtesy of Delft University of Technology
Новое исследование, проведенное в основном доктором Адамом Холлом (Adam Hall), демонстрирует простой метод интегрирования порообразующих белков в надежный слой в кремниевом чипе. Через предварительно проделанное отверстие в мембране из нитрида кремния протягивается большой фрагмент ДНК, к которому прикрепляется молекула белка. Проходя через отверстие, ДНК тянет за собой порообразующий белок, в конечном итоге помещая его в отверстии и создавая, таким образом, надежную чип-систему. Такая система вполне может быть использована для создания приборов для практического применения. Ученые показали, что гибридное устройство полностью функционально и может использоваться для анализа ДНК.
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
03.12.2010