مهندسان زیست‌پزشکی دانشگاه بوستون روشی برای توالی‌سنجی سریع‌تر و ارزان‌تر ژن‌ها در آینده ابداع کرده‌اند. با استفاده از این روش مقدار DNA مورد نیاز برای توالی‌سنجی کاهش بسیار زیادی یافته و بنابراین دیگر نیازی به انجام فرایند زمان‌بر، پرهزینه و پرخطای تکثیر DNA وجود نخواهد داشت.
ابداع روشی ارزان‌تر و سریع‌تر برای توالی‌سنجی DNA
مهندسان زیست‌پزشکی دانشگاه بوستون روشی برای توالی‌سنجی سریع‌تر و ارزان‌تر ژن‌ها در آینده ابداع کرده‌اند. با استفاده از این روش مقدار DNA مورد نیاز برای توالی‌سنجی کاهش بسیار زیادی یافته و بنابراین دیگر نیازی به انجام فرایند زمان‌بر، پرهزینه و پرخطای تکثیر DNA وجود نخواهد داشت.
در مطالعه‌ای که اخیراً توسط گروه تحقیقاتی پروفسور آمیت مِلِر، استادیار مهندسی زیست‌پزشکی دانشگاه بوستون صورت گرفته است، مولکول‌های DNA در حین عبور از یک نانوحفره سیلیکونی شناسایی می‌شوند. در این روش از یک میدان الکتریکی برای عبور دادن رشته‌های DNA از یک حفره به قطر ۴ نانومتر استفاده می‌شود (همانند نخ کردن یک سوزن). با اندازه‌گیری دقیق جریان الکتریکی در حین عبور مولکول‌های DNA از این حفرات، این مولکول‌ها شناسایی می‌شوند.
ملر می‌گوید: «این مطالعه نشان می‌دهد که می‌توانیم نمونه‌های بسیار کمتری از مولکول‌های DNA را شناسایی کنیم. متخصصان می‌توانند از این پس از نانوحفره‌های ما استفاده کرده و تعداد کپی‌های مورد نیاز DNA در توالی‌سنجی‌ها را کاهش دهند».
در حال حاضر در توالی‌سنجی ژنوم‌ها از تکثیر DNA استفاده می‌شود تا میلیاردها عدد از ژنوم مربوطه را تولید کرده و بتوانند مقدار نمونه مورد نیاز برای آنالیز را تهیه کنند. علاوه بر هزینه و زمان انجام این تکثیرها، برخی از کپی‌های تهیه شده دقیقاً منطبق با اصل نیستند. ملر و همکارانش از میدان الکتریکی محاط بر دهانه حفره برای کشیدن رشته‌های دراز و باردار (منفی) DNA به درون حفره بهره بردند و در حین عبور این رشته‌ها از درون حفره، توانستند آنها را آنالیز کنند. از آنجایی که DNA از یک فاصله‌ای به درون حفره کشیده می‌شود، نیاز به کپی‌های کمتری از آن برای آنالیز وجود دارد.
این گروه پژوهشی قبل از اینکه بتوانند این روش را توسعه دهند، می‌بایست درک دقیق‌تری از الکتروفیزیک در مقیاس نانو به دست می‌آوردند؛ در این مقیاس قوانینی که در مقیاس بزرگ وجود دارند، الزاماً حاکم نیستند. آنها یک کشف غیرمنتظره انجام دادند: هر چه رشته DAN درازتر باشد، راحت‌تر دهانه حفره را پیدا می‌کند.
ملر می‌گوید: «این کشف واقعاً اعجاب‌انگیز است. شما انتظار دارید انتهای یک رشته اسپاگتی درازتر را سخت‌تر پیدا کنید. این اکتشاف بدین معناست که این سامانه نانوحفره‌ای برای شناسایی رشته‌های بلند DNA (ده‌ها هزار زوج‌باز یا بیشتر) مناسب باشد».
ملر و همکارانش با داشتن این آگاهی می‌خواهند اثر یافته شده را بهینه کنند. آنها از یک گرادیان نمکی برای تغییر میدان الکتریکی اطراف حفرات استفاده نموده و سرعتِ گرفتن مولکول‌های DNA را افزایش دادند. بدین ترتیب فاصله زمانی میان آنالیز مولکول‌ها کاهش یافته و مقدار DNA مورد نیاز برای آنالیز کمتر می‌شود.
جزئیات این تحقیق به صورت آنلاین در مجله Nature Nanotechnologies منتشر شده است.
