ساخت ابزاری برای تعیین سریع توالی DNA

دانشمندان بواسطه طراحی افزاره‌های کوچکی در آزمایشگاه هاروارد برای خواندن تغییرات الکتریکی کوچکِ ایجاد شده هنگام عبور رشته‌های DNA از نانوحفره‌ها در یک غشاء باردار شده بصورت الکتریکی، یک قدم به ایجاد انقلابی در تعیین توالی DNA نزدیک شده‌اند.

دانشمندان بواسطه طراحی افزاره‌های کوچکی در آزمایشگاه هاروارد برای خواندن
تغییرات الکتریکی کوچکِ ایجاد شده هنگام عبور رشته‌های DNA از نانوحفره‌ها
در یک غشاء باردار شده بصورت الکتریکی، یک قدم به ایجاد انقلابی در تعیین
توالی DNA نزدیک شده‌اند.

این گروه تحقیقاتی به رهبری چالز لیبر برای اولین بار موفق به ساخت یک
شناساگر نانوحفره‌ای مجتمع شده‌اند که دری به سوی ساخت افزاره‌هایی باز می‌کند
که می‌توانند آرایه‌هایی از میلیون‌ها حفره میکروسکوپی را برای تعیین سریع
و ارزان توالی DNA استفاده کنند.

 
در یک مطالعه جدید، محققان هارواردی شرح داده‌اند که ترانزیستورهای نانوسیمی می‌توانند
بطور موضعی سیگنال جابجایی DNA از یک نانوحفره مجاور را تقویت کرده و بخوانند.
لیبر می‌گوید: “تاکنون راهی برای اندازه‌گیری موضعی تغییرات جریان الکتریکی نبوده
است. روش ما ایده‌آل است، زیرا بطور دقیقی موضعی است. ما با این شناساگر موضعی یک
قدم به انقلاب کاملی در تعیین توالی DNA نزدیک شده‌ایم.”

این محققان از ترانزیستور نانوسیمی استفاده کردند. لیبر شرح می‌دهد: “این
ترانزیستور نانوسیمی تغییرات پتانسیل الکتریکی در نانوحفره را اندازه‌گیری می‌کند و
این سیگنال را بطور موثری تقویت می‌کند. سیگنال بزرگ‌تر امکان خواندن سریع‌تر را
فراهم می‌کند. بطور کلی، این شناساگر می‌تواند در فرکانس‌های گیگاهرتزی کار کند.”

اندازه‌گیری کاملا موضعی همچنین دری به سوی تعیین توالی موازی باز می‌کند، که برای
بسیار سریع‌تر کردن فرآیند تعیین توالی، آرایه‌هایی از میلیون‌ها نانوحفره استفاده
می‌کند. پینگ زی، می‌گوید که علاوه بر توان بالقوه برای بهبود بسیار سرعت تعیین
توالی، این شناساگر جدید برای کاهش قابل‌توجه هزینه تعیین توالی DNA نیز نویدبخش
است.

روش‌های تعیین توالی کنونی اغلب با فرآیندی بنام واکنش‌های زنجیره‌ای پلیمراز یا
تقویت DNA شروع می‌شوند که برای آسان کردن تعیین توالی قطعه‌ای بسیار بسیار کوچک از
DNA را کپی می‌کند. این فرآیند گران است و مواد شیمیایی و تجهیزات آزمایشگاهی گرانی
لازم دارد.

پینگ زی، یکی از این محققان، می‌گوید که در آینده ممکن است بتوان فناوری تعیین
توالی نانوحفره‌ای روی یک تراشه سیلیکونی ساخت که به پزشکان، محققان یا هر شخصی
اجازه می‌دهد که از آن بعنوان یک ابزار تشخیص برای تعیین توالی DNA استفاده کنند.

این فناوری می‌تواند به زودی از یک محصول آزمایشگاهی به یک محصول تجاری منتقل شود.
این محققان در پی راهبردی برای تجاری‌سازی این فناوری هستند.

این محققان جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجله‌ی Nature Nanotechnology
منتشر کرده‌اند.