استوارت لیندسای از دانشگاه ایالت آریزونا به کمک همکارانش قابلیت روش جدیدی را برای تعیین سریع‌تر توالی DNA نشان داده‌اند.
نانولوله‌ها، امیدی برای تعیین سریع توالی ژنتیکی
استوارت لیندسای از دانشگاه ایالت آریزونا به کمک همکارانش قابلیت روش جدیدی را برای تعیین سریع‌تر توالی DNA نشان داده‌اند. در این روش یک نوار تک‌رشته‌ای از DNA، همانند یک قطعه نخ از درون یک نانولوله کربنی عبور داده می‌شود و در نتیجه ولتاژ کوتاه مدتی ایجاد می‌شود که اطلاعاتی را در مورد عبور بازهای DNA در زمان عبور آن از درون لوله (فرآیندی بنام ترانس لوکیشن) بدست می‌دهد.
روش‌های رایج برای خواندن متن اطلاعات ژنتیکی که از چهار باز نوکلئوتید بدست می‌آید، نوعاً مستند به جداکردن مولکول DNA به صدها هزار قطعه است که این قطعه‌های کوچک‌شده خوانده می‌شوند و در نهایت توالی ژنتیکی کامل به کمک توان محاسباتی بسیار زیادی بازسازی می‌گردد. در یک دهه قبل، اولین ژنوم انسانی- توالی بیش از سه میلیارد جفت باز شیمیایی- در یک شاهکار علمی برجسته با موفقیت رمز‌گشایی شد. مأموریتی که حدود یازده سال تلاش و کوشش طاقت‌فرسا و هزینه‌ای بالغ بر یک میلیارد دلار را نیاز داشت.
راهبرد جدید استفاده از نانوحفره‌ها است. یک ولتاژ ثابت بین دو الکترود که در دوسر نانوحفره قرار گرفته‌اند، ایجاد می‌شود و در نتیجه این ولتاژ یک جریان یونی برای عبور از طول کانال میانی نانوحفره، تحریک می‌شود. در این مقیاس، عبور حتی یک مولکول منفرد از این معبر، موجب تغییر قابل توجهی در میزان جریان یونی درون حفره می‌شود. سپس این جریان به صورت الکترونیکی تقویت‌شده و اندازه‌گیری می‌شود.
در این مطالعه، از نانولوله‌های کربنی تک‌دیواره با قطر ۱ تا ۲ نانومتر به‌عنوان کانال هادی استفاده شده‌است. زمانیکه جریان به درون نانولوله اعمال شد، قطعه‌هایی از DNA تک‌رشته‌ای (که به عنوان الیگومر شناخته می‌شود) ساخته شده از ۶۰ یا ۱۲۰ نوکلئوتید، به درون نانولوله کشانده شده و به علت بار منفی که توسط مولکول DNA حمل می‌شود، از سمت آند نانولوله به سمت کاتد خروجی جابجا می‌شوند. سرعت جابجایی DNA بستگی به ساختار نوکلئوتید و نیز وزن مولکولی نمونه دارد.
لیندسای تاکید دارد که چنانچه این فرآیند بتواند تکمیل شود، تعیین توالی DNA می‌تواند هزاران بار سریع‌تر از روش‌های فعلی و با هزینه‌ای به مراتب کمتر انجام شود.
نتایج این تحقیق در مجله‌ی Science منتشر شده‌است.
