(PhysOrg.com) -- I ricercatori dell'Università della Pennsylvania hanno sviluppato un nuovo metodo elettronico per rilevare i microRNA isolati dalle cellule viventi. I microRNA sono una classe di piccole biomolecole che controllano l'espressione genica nelle proteine, gli “operai” della cellula. I microRNA agiscono legandosi a specifici RNA messaggeri che codificano per proteine, e, facendo così, inibire la sintesi proteica.

MicroRNA, o miRNA, sono stati inizialmente identificati nei nematodi nel 1993. Da allora, i biologi hanno scoperto che i microRNA controllano l'espressione genica, e quindi c'è un immenso interesse per queste molecole come potenziali terapie per silenziare il cancro e i geni correlati alla malattia.

Il problema con il rilevamento di microRNA è che il numero di copie di microRNA nelle cellule è così piccolo che il rilevamento è piuttosto impegnativo. Il team ha sviluppato un metodo per fabbricare nanopori nelle membrane di nitruro di silicio più sottili segnalate fino ad oggi, spessore di circa 6 nm.

Primo, il team ha dimostrato che questi nanopori aumentano la risoluzione del segnale leggendo le molecole di DNA mentre passano attraverso i pori. Dopo aver dimostrato la maggiore sensibilità, il team di Penn aveva bisogno di un metodo per isolare uno specifico microRNA dalle cellule.

Hanno collaborato con un gruppo guidato da Larry McReynolds del New England Biolabs.

“Larry e i suoi collaboratori hanno avuto un bel trucco:usano una proteina virale chiamata p19 per legare strettamente molecole di RNA duplex delle dimensioni esatte dei microRNA, ” Meni Wanunu, un ricercatore associato alla Penn, disse. "Così abbiamo ideato un piano che utilizza questa proteina per isolare quantità molto piccole di microRNA specifici che possiamo quindi quantificare usando i nostri pori".

Il team si è concentrato sulla rilevazione di miR122a, un microRNA fegato-specifico nei mammiferi.

Per prima cosa hanno dimostrato che i loro nanopori sono abbastanza affidabili da quantificare le concentrazioni di queste minuscole molecole lunghe solo 22 basi, o 6 nm di lunghezza. Dopo aver realizzato membrane ultrasottili incidendo localmente il nitruro di silicio, il gruppo ha utilizzato fasci di elettroni per perforare i nanopori nella porzione assottigliata delle membrane di nitruro di silicio.

“Utilizzando pori di 3 nm di diametro, queste molecole di RNA duplex si limitano a spremere attraverso i pori e così facendo, ogni molecola produce un bel segnale elettronico, "Ha detto Wanunu. “Siamo stati contenti, le cose sono andate molto bene. Questi sono i pori sintetici più piccoli in tutte le dimensioni, ed è sorprendente quanto siano stabili e robusti. Ora li usiamo abitualmente per varie indagini; sono il nostro nuovo stato dell'arte.”

L'articolo, apparso sulla copertina del numero di novembre 2010 di Nanotecnologia della natura , mostra una molecola di microRNA duplex che passa attraverso un nanoporo molto sottile realizzato a Penn.

“È meraviglioso vedere i miglioramenti previsti nei rapporti segnale/rumore usando questi nanopori sottili, ” Marija Drndić, professore associato di fisica e capogruppo del progetto, disse. “Nonostante siano magri, sono abbastanza robusti, e sembrano funzionare ogni volta perché non tendono a intrappolare i contaminanti idrofobici e consentono il flusso senza ostacoli attraverso di essi. Tutto ciò li rende candidati ideali per varie applicazioni biofisiche”.

Il team Penn sta ora lavorando su metodi specifici per rilevare altre piccole molecole, oltre a integrare questi nanopori con sistemi fluidici per migliorare la sensibilità.

La ricerca è stata condotta da Wanunu, Drndić Tali Dadosh e Vishva Ray di Penn, e Jingmin Jin e McReynolds del New England Biolabs.