(Phys.org) —Un sistema di rilevamento sviluppato a Cambridge viene commercializzato nel Regno Unito per l'uso in rapide, sequenziamento del DNA a basso costo, che renderebbe più efficiente la previsione e la diagnosi della malattia, e il trattamento individualizzato più conveniente.

Dr Ulrich Keyser del Laboratorio Cavendish dell'Università, insieme allo studente di dottorato Nick Bell e ad altri colleghi, ha sviluppato un sistema che combina un nanoporo allo stato solido con una tecnica nota come DNA origami, per l'uso nel sequenziamento del DNA, rilevamento delle proteine ​​e altre applicazioni. La tecnologia è stata concessa in licenza per lo sviluppo e la commercializzazione alla società britannica Oxford Nanopore, che si sta sviluppando portatile, dispositivi di sequenziamento per analisi del DNA a basso costo.

La tecnologia nanopore ha il potenziale per rivoluzionare il sequenziamento del DNA e l'analisi di una serie di altre molecole biologiche, fornendo notevoli miglioramenti di potenza, costo e velocità rispetto ai metodi attuali.

Un nanoporo è un foro estremamente piccolo - compreso tra uno e 100 nanometri di diametro - tipicamente contenuto in una membrana tra due camere contenenti una soluzione salina e la molecola di interesse. Quando le molecole passano attraverso i nanopori, interrompono una corrente ionica attraverso il nanoporo e questa differenza nei segnali elettrici consente ai ricercatori di determinare determinate proprietà di quelle molecole.

Nell'ultimo decennio, i ricercatori hanno studiato vari metodi per costruire nanopori al fine di migliorare la precisione e l'affidabilità. Una parte fondamentale di questo è la capacità di controllare finemente la forma e la chimica superficiale dei nanopori, che massimizzerebbero la sensibilità e faciliterebbero l'identificazione di una gamma più ampia di molecole.

Attualmente, ci sono due tipi principali di nanopori in uso:nanopori allo stato solido costruiti fabbricando minuscoli fori in silicio o grafene con apparecchiature a fascio di elettroni; e nanopori biologici realizzati inserendo proteine ​​che formano pori in una membrana biologica come un doppio strato lipidico.

I nanopori biologici sono economici e facili da produrre in grandi quantità di pori identici. Attraverso l'ingegneria genetica è possibile definire la loro struttura a livello atomico, variare i pori per l'analisi di diverse molecole bersaglio. Però, sono adatti solo per una gamma limitata di applicazioni, e possono essere sostituiti nel tempo da nanopori allo stato solido. Attualmente, i nanopori allo stato solido sono difficili da produrre e non sono così sensibili come i nanopori biologici, poiché è difficile posizionare gruppi chimici specifici sulla superficie.

In collaborazione con i ricercatori dell'Università Ludwig Maximilian di Monaco di Baviera, Il dottor Keyser e il suo team hanno sviluppato un nanoporo ibrido che combina un materiale allo stato solido, come silicio o grafene, e DNA origami - piccolo, forme ben controllate fatte di DNA.

"Le strutture degli origami del DNA possono assumere qualsiasi forma, consentendo un controllo estremamente accurato delle dimensioni e della forma dei pori, in modo che possano passare solo molecole di una certa forma, " afferma il dott. Keyser. "Questo livello di controllo consente un'analisi molto più dettagliata della molecola, che è particolarmente importante per applicazioni come la fenotipizzazione o il sequenziamento genico".

Poiché sequenze complementari di DNA possono legarsi tra loro, le strutture degli origami possono essere personalizzate in modo che i gruppi funzionali, composti fluorescenti e altri adattatori molecolari possono essere aggiunti ai filamenti di DNA con precisione sub-nanometrica, migliorare la sensibilità e l'affidabilità. Inoltre, centinaia di miliardi di strutture di origami autoassemblanti possono essere prodotte contemporaneamente, con rendimenti fino al 90%.

Recenti ricerche del team, pubblicato sulla rivista Laboratorio su un chip , ha dimostrato che è possibile eseguire fino a 16 misurazioni contemporaneamente, consentendo un flusso di dati molto più elevato e lo screening di diverse strutture di origami di DNA.