L'affermazione che la tecnologia dei nanopori è sul punto di rendere l'analisi del DNA così veloce ed economica che l'intero genoma di una persona potrebbe essere sequenziato in pochi minuti e ad una frazione del costo dei metodi commerciali disponibili, ha portato a travolgenti accademici, industriale, e interesse globale. Ma una recensione del fisico della Northeastern University Meni Wanunu, pubblicato in un numero speciale sul sequenziamento dei nanopori in Recensioni di Fisica della Vita , si chiede se i restanti ostacoli tecnici possano essere superati per creare una soluzione praticabile, dispositivo commerciale di facile produzione.
All'inizio di quest'anno Oxford Nanopore Technologies, una delle aziende pioniere delle scoperte di sequenziamento, ha annunciato che si aspettano che il sequenziamento del filamento di nanopori raggiunga un genoma di 15 minuti entro il 2014 al costo di $ 1, 500. Questo è molto diverso dai 10 milioni di dollari che costava sequenziare un intero genoma solo 5 anni fa.
Poiché l'idea del sequenziamento dei nanopori è stata proposta per la prima volta a metà degli anni '90, sono stati fatti enormi progressi. L'idea di base è estremamente semplice:un singolo filo di DNA viene fatto passare attraverso un minuscolo foro delle dimensioni di una molecola, o nanoporo, e le varie basi del DNA vengono identificate in sequenza mentre si muovono attraverso il poro.
Ma secondo Wanunu, la realtà della manipolazione della tecnologia basata su pori così piccoli che 25, 000 di loro possono stare uno accanto all'altro su un capello umano si è rivelato un compito arduo. La sfida principale è stata quella di rallentare il processo e controllare il movimento del filamento di DNA attraverso il poro a una velocità sufficientemente lenta da rendere leggibili e utilizzabili le singole basi di DNA. Un nuovo approccio che utilizza il movimento controllato da enzimi, sviluppato per superare questo problema, ha i suoi inconvenienti tra cui una scarsa attività enzimatica con conseguente processività limitata e movimento in avanti-indietro incontrollato.
Un altro importante dilemma è stato se le proteine oi pori allo stato solido fornissero la tecnica più promettente. All'inizio, sono state studiate le proteine porose presenti in natura. Ma nei primi anni 2000, annunciato come una migliore capacità e flessibilità, sono stati testati vari nanopori allo stato solido in silicio o grafene. "Poiché sia i canali proteici incorporati nei lipidi che i nanopori allo stato solido hanno degli svantaggi, sarà interessante vedere quale dispositivo, o quale combinazione di dispositivi, sarà disponibile negli anni a venire, se del caso, " dice Wanunu.
In questo momento ci sono ancora molti ostacoli da superare, Aggiunge, compresa l'incapacità dei nanopori di fornire informazioni spettroscopiche sull'identità di una molecola, incertezze sul fatto che la traslocazione avvenga a velocità costante, e le complicazioni dell'ostruzione dei pori.
Scrivendo in un commento pubblicato nello stesso numero, John Kasianowicz del National Institute of Standards and Technology negli Stati Uniti, un pioniere nel campo, concorda sul fatto che permangono molte sfide:"Ci sono ancora molti problemi da affrontare per consentire dispositivi di rilevamento elettronici pratici basati su nanopori. Tuttavia, comprendendo meglio la strada già sviluppata in questo campo nascente, si spera che il viaggio sembri un po' meno scoraggiante, "
In un commento finale alla recensione di Wanunu, il fondatore e direttore di Oxford Nanopore, Hagan Bayley, guarda al futuro:"A lungo termine, utilizzando pori allo stato solido... potrebbe essere possibile leggere sequenze di DNA a microsecondi anziché millisecondi per base. Ciò potrebbe essere ottenuto utilizzando correnti tunnel o altre caratteristiche delle basi del DNA per le quali il grafene, con le sue insolite proprietà elettroniche, potrebbe, dopo ulteriori sviluppi, fornire un substrato superiore e, così facendo, fornire un altro enorme balzo in avanti in cima a un decennio di progressi senza precedenti. ."
