Un team di ricerca del nordest ha sviluppato una nuova tecnologia che ottimizza il sequenziamento del DNA utilizzando la nanofisica e le correnti elettriche. In un articolo pubblicato su Nanotecnologia della natura , Professore nordorientale di fisica biologica Meni Wanunu, in collaborazione con Pacific Biosciences, una società di biotecnologie con un focus sul sequenziamento del DNA, ha sviluppato un metodo per caricare il DNA nei pozzi di sequenziamento con efficienze di ordini di grandezza superiori.

"Oltre ad essere un mercato multimiliardario all'anno, Il sequenziamento del DNA è una strada in cui miglioramenti incrementali nella ricerca, come la scoperta di un nuovo gene, Per esempio, può avere conseguenze cliniche immediate, " disse Wanunu.

Il nostro DNA umano è un genoma composto da 23 paia di cromosomi, che si scompone in sei miliardi di pezzi che si uniscono per dare a ogni persona le sue caratteristiche e proprietà uniche. Mentre abbiamo la capacità di sequenziare parti importanti del genoma, la capacità di conoscere l'intera sequenza ha il potenziale per fare enormi passi avanti nell'area della comprensione e della previsione delle malattie, e, cosa più importante, personalizzare la medicina.

"Proprio adesso, mettere insieme l'intera sequenza con metodi tradizionali è come ricucire un puzzle gigante, e il tasso di errore può diventare così enorme che dopo le prime centinaia di basi, la sequenza è incomprensibile, " ha detto Wanunu. "Ecco perché c'è un limite fondamentale per i metodi di sequenziamento di seconda generazione, che vogliamo superare".

Questo è il motivo per cui la tecnologia si è evoluta per portare avanti un nuovo metodo per il sequenziamento del DNA:il sequenziamento di singole molecole.

Pacific Biosciences ha sviluppato una tecnologia ottica per il sequenziamento del DNA di singole molecole che si basa su nanopozzi. Questi pozzetti localizzano il segnale di sequenziamento e consentono di eseguire il sequenziamento di singole molecole. Però, i metodi utilizzati dall'azienda per caricare il DNA nei pozzetti favoriscono molecole di DNA più corte, piuttosto che quelli più lunghi.

Il laboratorio di Wanunu ha ridisegnato i pozzi per incorporare nanopori alle loro basi, che consente loro di attrarre segmenti più grandi di DNA utilizzando un campo elettrico. Applicando semplicemente una tensione, le molecole di DNA cariche entrano in modo efficiente nei pozzetti, e le molecole di DNA più lunghe diventano preferite rispetto a quelle più corte.

"Le grandi molecole di DNA hanno bisogno solo di una piccola spinta per entrare nel volume di sequenziamento, ma una volta applicata questa forza, possiamo catturare facilmente enormi frammenti di campione. Il sistema consentirà esperimenti di sequenziamento totalmente nuovi, " ha detto Joe Larkin, primo autore di questo articolo.

Per approfondire questa ricerca, Wanunu e il suo laboratorio stanno lavorando per preparare questa tecnologia per un uso più ampio, in particolare con le apparecchiature della Pacific Biosciences. Il team sta testando un substrato poroso per sostituire i pozzi metallici attualmente utilizzati per attirare e sequenziare il DNA. Mentre continuano in questa ricerca, Wanunu spera di aumentare ulteriormente la lunghezza fondamentale del DNA che può essere sequenziato.

"Vorremmo avere una piattaforma, un giorno, che sequenzia ogni molecola di acido nucleico in una singola cellula, senza la necessità di fare molte copie di queste molecole prima del sequenziamento, solo leggendo il DNA nativo, " Disse Wanunu.