Новости

Одна из давних надежд, связанных с ДНК-секвенированием, заключается в том, что данная технология положит начало эре персонализированной прогностической терапии, предусматривающей индивидуальные схемы лечения генетических предрасположенностей с учетом специфических условий и заболеваний, таких как рак, диабет и наркомания. Американские ученые изобрели методику, с помощью которой можно быстро и относительно недорого упорядочивать ДНК. Новый подход может оказаться шагом на пути к более эффективной персонализированной медицине, сообщает gizmag.com.

Технология включает создание ДНК-считывателя, который сочетает в себе элементы биологии и нанотехнологии. В качестве образца использовали нанопоры бактерии Mycobacterium smegmatis (порин А). Нанопора имеет отверстие величиной с одну миллиардную долю метра, этого вполне достаточно, чтобы измерить одну нить ДНК.

Иллюстрация Ian Derrington

Ученые поместили поры в мембрану (пленочную оболочку), окруженную раствором хлористого калия. Для создания ионного потока, проходящего через нанопоры, применили небольшое электрическое напряжение, после чего характеристики электрического потока изменялись в зависимости от того, какие нуклеотиды проходили через нанопоры. Каждый из нуклеотидов, входящих в состав ДНК (цитозин, гуанин, аденин и тимин), оставляли характерный след.

В данном эксперименте ученые решили две проблемы. Первая – создали короткое узкое отверстие, достаточно большое, чтобы пропускать одиночную нить ДНК, но единовременно пропускающее только одну молекулу. Майкл Нидервейс из Университета Алабамы в Бирмингеме модифицировал бактерию M. smegmatis, чтобы создать подходящую для эксперимента пору.

Вторая проблема заключалась в том, что нуклеотиды, проходящие через нанопору со скоростью один нуклеотид на каждую миллионную долю секунды, двигались слишком быстро, чтобы можно было разобрать сигналы каждой молекулы ДНК. Чтобы компенсировать этот недостаток, исследователи прикрепили участок двухнитевой ДНК между каждым нуклеотидом, который они хотели измерить. Двойная нить задерживалась у края нанопор, останавливая поток ДНК на время, достаточное для считывания информации с нуклеотида внутри нанопоры. После нескольких миллисекунд участок с двойной нитью отделялся и поток ДНК возобновлялся до обнаружения другой двойной ДНК. Остановки даже на тысячные доли секунды хватает для того, чтобы считать электрические сигналы, исходящие от исследуемого нуклеотида.

"Фактически мы можем определить последовательность ДНК с осциллограммы", - сказал Дженс Гундлах, профессор физики Вашингтонского Университета и ведущий автор статьи, размещенной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences на прошлой неделе.