Подписаться на новости
  • Сенатор
  • ООО "Ай Вао"
  • Биомолтекст2020
  • vsh25
  • Vitacoin

Секвенирование ДНК: дисульфид молибдена вместо графена

Новый материал может сделать секвенирование ДНК быстрее и точнее

NanoNewsNet по материалам University of Illinois at Urbana-Champaign:
New material could enhance fast and accurate DNA sequencing

Основанная на генах персонализированная медицина открывает широкие перспективы в диагностике и адресной терапии, но развитию этой области препятствует одно «узкое место»: дорогой и трудоемкий процесс секвенирования ДНК. Однако недавно ученые установили, что дисульфид молибдена может сделать секвенирование ДНК точнее, быстрее и дешевле, чем любой другой из доступных на сегодня материалов.

Основанная на геномике персонализированная медицина открывает широкие перспективы в диагностике и адресной терапии, но развитию этой области препятствует одно «узкое место»: дорогой и трудоемкий процесс секвенирования ДНК.

Однако недавно ученые Университета штата Иллинойс в Урбана-Шампейн установили, что дисульфид молибдена (MoS2) может сделать секвенирование ДНК точнее, быстрее и дешевле, чем это делает любой другой из доступных на сегодня материалов.

«Одной из важнейших областей науки является секвенирование генома человека по цене ниже $1000, «геном на дому»», – говорит руководитель исследования профессор механики и инженерии Нараяна Алуру (Narayana Aluru). «Сейчас идет настоящая охота на хороший материал. Мы использовали MoS2 для решения других проблем и подумали, почему бы нам не посмотреть, не подойдет ли он для секвенирования ДНК».

По-видимому, MoS2 превосходит все другие материалы, используемые для нанопорного секвенирования, в том числе и графен.

Нанопора представляет собой крошечное отверстие, пробуренное в тонком листе материала. Эта пора достаточно велика, чтобы через нее могла пройти молекула ДНК. ДНК проталкивается через нанопору электрическим током, и колебания тока в период прохождения через нее биомолекулы позволяют определить ее нуклеотидную последовательность, так как каждая из четырех букв алфавита ДНК – A, C, G и T – немного отличается по форме и размеру.


Молекула ДНК проходит через нанопору в слое дисульфида молибдена, материала, который, по мнению ученых,
сделает секвенирование ДНК более точным, быстрым и дешевым.
(Фото: Amir Barati Farimani)

Большинство материалов, используемых для секвенирования ДНК с помощью нанопор, имеют значительный недостаток: они слишком толстые. Толщина даже очень тонкой пластины большинства материалов больше размера несколько звеньев цепи ДНК, что делает невозможным точное определение ее нуклеотидной последовательности.

Один из самых часто используемых для секвенирования ДНК материалов – графен, так как он представляет собой одноатомный слой углерода, что означает, что одномоментно через пору проходит только одно основание. К сожалению, с графеном тоже связан ряд проблем, и наиболее значимая из них – прилипание к нему молекулы биополимера. Взаимодействие ДНК с графеном индуцирует большое количества шума, что сильно затрудняет считывание тока.

MoS2 тоже представляет собой одноатомный слой, достаточно тонкий для того, чтобы одномоментно через нанопору проходила только одна буква ДНК. Профессор Алуру и его коллеги установили, что ДНК не прилипает к MoS2 и проходит через пору аккуратно и быстро.

«MoS2 является конкурентом графена в области транзисторов, но, показав, что он способен быть биодатчиком, мы продемонстрировали новые технические возможности этого материала», – комментирует аспирант Амир Барати Фаримани (Barati Farimani), первый автор статьи DNA Base Detection Using a Single-Layer MoS2 (ACS Nano, 2014).

Компьютерное моделирование секвенирования на основе MoS2 дало четыре различных сигнала, соответствующих основаниям двухцепочечной молекулы ДНК. Другие системы дают в лучшем случае два – A/T и C/G, – которые затем требуют сложного вычислительного анализа, чтобы отличить А от Т и С от G.

Сейчас исследователи изучают, можно ли достичь еще большей производительности путем сочетания MoS2 с каким-либо другим материалом.

«Конечной целью данного исследования является создание домашнего, или персонального, устройства для секвенирования ДНК», – комментирует Барати Фаримани. «Найдя технологии, позволяющие быстро, дешево и точно идентифицировать геном человека, мы приближаемся к этой цели. Карта нашей ДНК может помочь предотвратить или обнаружить заболевания на самых ранних стадиях развития. Если мы получим возможность дешево секвенировать свою ДНК, мы будет знать свою генетическую карту и будем гораздо более внимательны к тому, что происходит в нашем организме».

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
21.08.2014

Читать статьи по темам:

анализ ДНК нанобиотехнология наномедицина тысячедолларовый геном Версия для печати
Ошибка в тексте?
Выдели ее и нажми ctrl + enter
назад

Читать также:

Еще одна конструкция нанопор для секвенирования ДНК

Новая технология секвенирования ДНК при помощи нанопор потенциально способна сильно увеличить скорость и уменьшить стоимость этой процедуры.

читать

Разнообразие кишечной микрофлоры выросло в 3 раза

Датские биологи выявили в составе человеческой кишечной микрофлоры более 500 ранее неизвестных видов бактерий, а также около 800 новых бактериофагов. До сих пор были секвенированы геномы лишь 200-300 микроорганизмов, живущих в кишечнике.

читать

Еще один удар по легенде о «снежном человеке»

Собранные по всему миру образцы шерсти «снежных людей» частично оказались растительными или искусственными волокнами, а остальные принадлежат самым разным известным животным, но только не «неизвестному человекообразному примату».

читать

Вероятность развития рака груди определит эпигенетика

И у носительниц мутантной копии BRCA1, и у тех, у кого она отсутствует, по анализу свободной ДНК в крови можно задолго до начала болезни найти молекулярную «подпись», связанную с уровнем метилирования ДНК в определенных участках генома.

читать

Неинвазивный тест на отторжение трансплантата

С помощью анализа внеклеточной ДНК в крови можно определить отторжение пересаженного сердца с большей эффективностью и на несколько недель, а то и месяцев раньше, чем при использовании биопсии.

читать

Хакамаду выпустили из тюрьмы

Хакамаде сейчас 78 лет, более половины своей жизни он провел в тюрьме, в том числе 34 года – в ожидании смертной казни.

читать