Individuazione precoce del cancro, proprio come stanno iniziando i cambiamenti nel DNA, potrebbe migliorare la diagnosi e il trattamento, nonché approfondire la nostra comprensione della malattia. Un nuovo studio dei ricercatori dell'Università dell'Illinois descrive un metodo per rilevare, contare e mappare piccole aggiunte al DNA chiamate metilazioni, che può essere un segnale di avvertimento di cancro, con una risoluzione senza precedenti.

Il metodo fa passare i filamenti di DNA attraverso un piccolo foro, chiamato nanoporo, in un foglio di materiale atomicamente sottile attraversato da una corrente elettrica. Lo studio è stato pubblicato nel numero inaugurale della rivista npj Materiali e applicazioni 2D , un nuovo giornale di Nature Press.

"Una o poche metilazioni non sono un grosso problema, ma se sono tanti e sono ammassati vicini, allora va male " ha affermato il leader dello studio Jean-Pierre Leburton, un professore di ingegneria elettrica e informatica all'Illinois. "La metilazione del DNA è in realtà un processo di partenza per il cancro. Quindi vogliamo rilevare quanti ce ne sono e quanto sono vicini tra loro. Questo può dirci in quale fase si trova il cancro".

Altri tentativi di utilizzare i nanopori per rilevare la metilazione sono stati limitati nella risoluzione. I ricercatori iniziano praticando un minuscolo foro in un foglio piatto di materiale dello spessore di un solo atomo o molecola. Il poro viene immerso in una soluzione salina e viene applicata una corrente elettrica per guidare la molecola di DNA attraverso il poro. Tuffi nell'attuale avviso dei ricercatori che sta attraversando un gruppo metilico. Però, quando due o tre sono vicini, il poro lo interpreta come un segnale, disse Leburton.

Il gruppo dell'Illinois ha provato un approccio leggermente diverso. Hanno applicato una corrente direttamente al foglio conduttivo che circonda il poro. Lavorando con Klaus Schulten, un professore di fisica all'Illinois, Il gruppo di Leburton al Beckman Institute for Advanced Science and Technology dell'Illinois ha utilizzato simulazioni al computer avanzate per testare l'applicazione di corrente a diversi materiali piatti, come il grafene e il bisolfuro di molibdeno, come il DNA metilato è stato fatto passare attraverso.

"Le nostre simulazioni indicano che misurare la corrente attraverso la membrana anziché solo la soluzione attorno ad essa è molto più precisa, " disse Leburton. "Se hai due metilazioni vicine tra loro, anche solo 10 paia di basi di distanza, continui a vedere due cali e nessuna sovrapposizione. Possiamo anche mappare dove si trovano sul filone, così possiamo vedere quanti sono e dove sono."

Il gruppo di Leburton sta lavorando con dei collaboratori per migliorare il threading del DNA, ridurre il rumore nel segnale elettrico ed eseguire esperimenti per verificarne le simulazioni.