(PhysOrg.com) -- Utilizzando un sistema di canali nanofluidici e microscopia a fluorescenza multicolore, un team di ricercatori della Cornell University ha sviluppato un metodo che analizza il legame del DNA e delle proteine ​​leganti il ​​DNA note come istoni in posizioni specifiche lungo le singole molecole di DNA. I dati generati utilizzando questo metodo forniscono informazioni sul cosiddetto stato epigenetico di una cellula, che riflettono le differenze nei geni che una determinata cellula sta esprimendo in qualsiasi momento.

Questo sforzo di ricerca è stato condotto da Paul Soloway, dottorato di ricerca, e Harold Craighead, dottorato di ricerca, che è anche il principale investigatore del Centro di scienze fisiche-oncologia della Cornell University, uno degli otto centri di nuova costituzione finanziati dal National Cancer Institute per identificare e studiare le leggi e i principi fisici e biologici che guidano lo sviluppo e la diffusione del cancro. I ricercatori hanno pubblicato i risultati di questo progetto sulla rivista Chimica analitica.

Ogni cellula del corpo contiene lo stesso progetto genetico, ma ciò che differenzia una cellula epatica da una cellula cardiaca è una serie di modificazioni del DNA, come la metilazione, che determina l'insieme specifico di geni che sono espressi in un tipo specifico di cellula. Queste modificazioni sono note come epigenetiche, piuttosto che genetico, cambiamenti poiché non alterano la sequenza del DNA, solo le sue proprietà strutturali. Questi cambiamenti strutturali determinano quali geni sono accessibili alle molte proteine ​​coinvolte nel trasformare le informazioni genetiche in proteine ​​specifiche.

Esistono molte tecniche che i ricercatori possono utilizzare per sondare tali cambiamenti epigenetici, ma questi metodi richiedono un gran numero di cellule, e quindi, produrre un quadro medio dello stato epigenetico. Inoltre, queste tecniche non possono esaminare l'intero genoma, né possono esaminare contemporaneamente due diversi tipi di cambiamenti epigenetici.

Per risolvere questi limiti, il team di Cornell ha creato un dispositivo nanofluidico in grado di far fluire singole molecole di DNA attraverso un canale e un rivelatore in grado di registrare e analizzare la fluorescenza del DNA e delle proteine ​​associate in tempo reale. I ricercatori hanno anche dimostrato di poter prendere il DNA privato delle sue proteine, etichettalo con una molecola fluorescente che si lega alle basi metilate, e rilevare posizioni specifiche di metilazione del DNA.

In questa serie di esperimenti, i ricercatori hanno usato il loro sistema nanofluidico per rivelare la frequenza e la coincidenza dei cambiamenti epigenetici nelle singole molecole di DNA. Gli inquirenti ritengono però, che saranno in grado di modificare il dispositivo per ordinare rapidamente le strutture DNA-proteine ​​in base alle loro firme epigenetiche. I frammenti di cromatina ordinati potrebbero quindi essere ulteriormente studiati utilizzando tutti gli strumenti del DNA, compreso il sequenziamento del DNA.

il suo lavoro è dettagliato in un documento intitolato, "Analisi epigenetica della singola molecola in un canale nanofluidico". Un abstract di questo articolo è disponibile sul sito Web della rivista.