Перспектива доступной персонализированной медицины с помощью «упорядочивание генома, в то время как Вы ждете», была принесена шаг ближе этонеделя, когда исследование во главе с университетом Вашингтонского преподавателя физики показало, как крошечный наноразмерный датчик может читатьпоследовательность единственной Молекулы ДНК в пути, обещающем быть дешевым и быстрым.Такой метод мог сделать ДНК, упорядочивающую более широко доступную, позволяющую персонализированную медицину, чтобы помочь людямузнайте, восприимчивы ли они к раку, диабету, склонности и другим болезням с генетическими факторами риска.Йенс Гундлах, описывающий себя как экспериментального физика с интересами к фундаментальной физике и биофизике, иколлеги, напишите об их работе в онлайновой проблеме 26 марта Биотехнологии Природы.
Они описывают, как путем приложения молекулярного двигателя к белковой апертуре нанопоры они умели заставлять нить ДНК двигатьсячерез пору один нуклеотид за один раз, позволяя им прочитать крошечный характерный ионный ток каждого нуклеотида, в aобраз, напоминающий о старых машинах ленты тикера, используемых для чтения информации, передал вниз телеграфные линии.Гандлак сказал СМИ, что их работа показывает «ясный путь к осуществимой, легко произведенной платформе упорядочивания».
В их статье команды описывают использование нового метода нанопоры, чтобы правильно идентифицировать шесть уже известных последовательностей ДНКв пределах от 42 – 53 нуклеотидов в длине.Они уже генетически спроектировали белковую нанопору от бактерии под названием Микобактерия smegmatis размышление(MspA), имеющий апертуру приблизительно 1 миллиардная часть метра в размере, просто достаточно большом, чтобы позволить единственному берегу ДНК проходитьчерез.Они приложили пору MspA в двухслойной мембране липида и купали целое в хлориде калия. Применение напряжения кмембрана создает ток иона, текущий через белковую пору так, чтобы, когда молекулы проходят через апертуру, ихгенерируйте маленькое, но поддающееся обнаружению, изменение в токе.
Идея технологии нанопоры ввести более быстрое, более дешевое упорядочивание ДНК (это сокращает число необходимых шагов, дляпример при чтении генома человека), не является новым. Существует много продолжающих работать центров частного и научного исследованияэто.Но то, что делает эту систему отличающейся, является ею, позволяет нити ДНК быть вылеченной один nucloetide за один раз, в медленном темпедостаточно идентифицировать каждый из четырех нуклеотидов ДНК, цитозина, гуанина, аденина или тимина, от его характерного тока ионаподпись.Предыдущие системы не были в состоянии различать четыре различных нуклеотида.
Гандлак сказал:«Двигатель тянет берег через пору на управляемой скорости десятков миллисекунд за нуклеотид, который является достаточно медленнымбыть в состоянии прочитать текущий сигнал."Команда сделала двигатель из фермента вирусного повторного исследования названным полимеразой ДНК бактериофага (DNAP) phi29.Исследователи в Калифорнийском университете, Санта-Круз попробовал двигатель с помощью этого фермента, но они использовали различную пору этоне мог отличить нуклеотиды.Команды предполагают, что метод мог использоваться, чтобы определить эпигенетические изменения в ДНК.
Эпигенетические изменения важны для вещейкак рак: они показывают, как инструкции, проводимые в ДНК, могут быть выражены по-другому в клетках.Способность определить эпигенетические изменения «является одним из очарования метода упорядочивания нанопоры», сказал Гандлак.Программа, которой управляет Национальный научно-исследовательский институт генома человека (NHGRI), помогла финансировать исследование. Программа стремится находитьспособ упорядочить отдельную ДНК меньше чем за 1 000$.
Грандлак сказал, что область «двигалась быстро». Когда программа NHGRI началась, стоимость отдельной последовательности ДНК будетбыли в шести числах.
Теперь, «с методами как это это могло бы перейти к 10 долларам или 15-минутный проект генома», онсказанный.