(Phys.org)—Negli ultimi cinque anni, il sequenziamento genico di nuova generazione ha ridotto il costo di sblocco di un singolo genoma da $ 10 milioni a $ 10, 000. Mentre il risparmio è senza precedenti, si può ancora fare di più per ridurre ulteriormente i costi, uno sforzo che consentirebbe una serie di applicazioni nella ricerca medica e nell'assistenza sanitaria.

Meni Wanunu, un assistente professore di fisica alla Northeastern University, afferma che il suo lavoro nel sequenziamento dei nanopori rappresenta uno di questi sforzi. Tradizionalmente, Wanunu ha utilizzato i nanopori come dispositivo di lettura del DNA, in cui un singolo filamento di DNA passa attraverso il poro causando minuscole modifiche al segnale elettrico circostante che riporta sulla sua struttura.

Ma ora sta facendo il contrario:"Utilizzeremo il nanoporo per tenere fissata una molecola nello spazio, "Spiega Wanunu.

Sostenuto da un recente $ 825, 000 sovvenzione dal National Institutes of Health, Wanunu applicherà i nanopori a un'altra tecnologia di sequenziamento che legge esattamente un filamento di DNA alla volta.

Bioscienze del Pacifico, sovvenzione partner di Wanunu, ha progettato un dispositivo di sequenziamento chiamato SMRT Cell per singola molecola, analisi in tempo reale. Le cellule SMRT hanno il potenziale per ridurre i costi di sequenziamento genico fino a $ 100 per genoma, ma devono prima superare alcuni ostacoli significativi.

Ogni cella SMRT in alluminio contiene 150, 000 buche. Ogni foro è largo 100 nanometri e dovrebbe contenere una "polimerasi, "una molecola la cui responsabilità nativa in una cellula vivente è di replicare una sequenza di DNA, una base nucleotidica alla volta. Le polimerasi sono i migliori sequenziatori di DNA in natura e le cellule SMRT sfruttano una molecola con milioni di anni di evoluzione alle spalle.

Ma secondo Wanunu, solo il 37% circa dei fori in una cella SMRT può teoricamente contenere esattamente una polimerasi, perché non esiste una tecnologia per mettere esattamente una polimerasi in ogni foro. Sebbene 100 nanometri possano sembrare piccoli, uno dei nanopori di Wanunu è 100 volte più piccolo.

L'obiettivo della ricerca sostenuta dalla nuova sovvenzione è abbinare ogni foro cellulare SMRT con un singolo nanoporo. Seduto sopra il nanoporo, ogni polimerasi sarà attaccata ad un ancoraggio sottostante, impedendo così al primo di fluttuare via.

Assicurandosi che ci sia una singola polimerasi in ogni foro, l'approccio nanoporo aumenterà il numero di sequenze geniche che possono essere lette contemporaneamente, migliorare la resa complessiva della cella SMRT. Inoltre, poiché i nanopori sono così piccoli, è possibile creare un gradiente di tensione attraverso di loro, guidando filamenti di DNA carichi verso i fori, e aumentando così la sensibilità del sequenziatore alle molecole di DNA.

"La nicchia qui è il sequenziamento del DNA nativo che non può essere amplificato, " dice Wanunu. Marcatori epigenetici, Per esempio, che siedono sopra i nostri geni e regolano l'espressione, vengono persi quando il DNA viene amplificato, un processo standard nella maggior parte delle tecnologie di sequenziamento. Leggendo il DNA un filamento alla volta, poi, la cella SMRT non solo ridurrebbe i costi, ma consentirebbe anche una nuova frontiera nella ricerca sul genoma.