In un Comunicazioni sulla natura documento pubblicato questa settimana, IMEC, il polo di ricerca e innovazione leader a livello mondiale nella nanoelettronica e nella tecnologia digitale, descrive un nuovo concetto per l'identificazione diretta di singole basi di DNA. La tecnica ha il potenziale per rilevare, con una risoluzione spaziale senza precedenti e senza alcuna etichettatura, il codice genetico, così come variazioni epigenetiche nel DNA. La combinazione di fluidica a nanopori e spettroscopia Raman con superficie migliorata lo rende un concetto unico e uno strumento molto promettente per i biologi evoluzionisti e per la ricerca sullo sviluppo delle malattie.

Oggi, diretto, l'identificazione in tempo reale delle basi azotate nei filamenti di DNA nei nanopori è limitata dalla sensibilità e dalla risoluzione spaziale delle strategie di rilevamento ioniche stabilite. Inoltre, le tecniche di sequenziamento del DNA consolidate utilizzano spesso l'etichettatura fluorescente che è costosa e richiede tempo. Nel suo documento Nature Communications, IMEC ha dimostrato una promettente alternativa basata sulla spettroscopia ottica, senza necessità di etichettatura e con la capacità unica di identificare le basi azotate, individualmente, e incorporato in un filamento di DNA. La tecnica si basa sulla nanofluidica per guidare il filamento di DNA attraverso una nano fenditura plasmonica ingegnerizzata, e spettroscopia Raman con superficie migliorata per creare un'"impronta digitale" delle basi azotate adsorbite fino al livello dei legami molecolari. Il segnale spettroscopico è potenziato sia da un rivestimento in oro sulla parte superiore della nano fenditura, e la forma ingegnerizzata della nanoslit.

"Il risultato qui riportato è un passo importante verso una soluzione per un sequenziamento veloce e diretto fino al livello epigenetico, " ha dichiarato e Chang Chen, ricercatore senior presso IMEC.

Il segnale generato dalla spettroscopia Raman contiene molte informazioni sulle molecole e sui legami molecolari. Non solo è possibile "leggere" il codice del DNA, ma anche modifiche di base come la metilazione, acetilazione dell'istone, e modificazione del microRNA, che portano informazioni più dettagliate sulle variazioni epigenetiche. Tali variazioni sono importanti per gli studi evolutivi in ​​quanto influenzano l'espressione genica nelle cellule. Inoltre, hanno dimostrato di avere un impatto sull'origine e sullo sviluppo di malattie come il cancro.

"Sfruttiamo la nostra esperienza di livello mondiale nella progettazione di chip e la tecnologia di produzione di wafer di silicio da 300 mm e le strutture di laboratorio biologico per sviluppare soluzioni su misura per l'industria delle scienze della vita, " ha dichiarato Pol Van Dorpe, principale membro dello staff tecnico. "La soluzione che descriviamo qui è solo un esempio delle tecnologie su cui stiamo lavorando. La nostra cassetta degli attrezzi include conoscenze sui nanopori, spettroscopia, fotonica, rilevamento di singole molecole e nanofluidica che utilizziamo nello sviluppo di soluzioni di nuova generazione per i nostri partner industriali nella genomica e nella diagnostica".