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

Минуты вместо часов

Микрофлюидный чип на порядок ускорит разделение фрагментов ДНК

Григорий Копиев, N+1

Ученые из Университета Твенте разработали микрофлюидный чип, способный разделять фрагменты ДНК по длине за несколько минут, в отличие от широко распространенного метода гель-электрофореза, требующего для этого несколько часов. Кроме того, представленный метод гораздо дешевле и проще, чем электрофорез. Эта технология может значительно ускорить исследования и коммерческие применения в области генетики. Исследование опубликовано в журнале Microsystems and Nano Engineering (Gumuscu et al., Exploiting biased reptation for continuous flow preparative DNA fractionation in a versatile microfluidic platform).

Во многих генетических процессах ДНК разбивают на фрагменты длиной в несколько тысяч нуклеотидов. Для того чтобы отсортировать и упорядочить их по длине, как правило применяется электрофорез. Этот процесс можно представить следующим образом. Сначала готовится гель с агарозой, который помещается в специальную камеру с электродами на концах. На краю камеры размещается образец с фрагментами ДНК разной длины и флуоресцентным красителем для визуализации. Поскольку молекулы ДНК заряжены отрицательно, под действием электрического поля они начинают двигаться от катода к аноду. Метод основан на том, что фрагменты, в зависимости от своей длины, продвигаются по гелю с разной скоростью, потому что более длинные фрагменты сильнее тормозятся гелем. Благодаря этому в конце процесса ученые получают несколько полосок в геле, в каждой из которых сконцентрированы фрагменты схожей длины.

Главной проблемой этого метода является время сортировки, занимающее несколько часов или даже десятков часов для длинных фрагментов. Ученые решили эту проблему с помощью нового микрофлюидного чипа. Он состоит из камеры с гелем и массива примыкающих к ней каналов шириной в 50 микрометров. Отличие такого метода от классического электрофореза состоит в том, что в нем используется не только зависимость движения фрагментов молекул ДНК от их размера и силы поля, но и зависимость скорости их переориентации при изменении направления поля от размера.

dna_microchip.jpg
Рисунок из статьи Gumuscu et al.

Ученые создавали два переменных электрических поля разной напряженности в перпендикулярных направлениях. Соотношение величины напряженности продольного электрического поля с перпендикулярным варьировало от 2,4 до 3. Исследователи подобрали такую частоту переменного поля, что молекулы ориентировались и двигались в целом в продольном направлении, но не прямолинейно, а по траектории, напоминающей зигзаг, причем более короткие и легкие молекулы больше отклонялись от траектории. 

Таким образом, на выходе фрагменты разной длины, которая варьировалась от 500 до 10 тысяч нуклеотидных оснований, попадали в разные каналы, соответствующие фрагментам с разным количеством нуклеотидов.

Метод позволяет производить разделение фрагментов ДНК всего за несколько минут вместо часов, необходимых для обычного электрофореза. Также он позволяет отделить молекулы ДНК от сопутствующих им веществ, получаемых в процессе подготовки и выделения фрагментов ДНК.

Больше о технологиях, позволяющих читать ДНК, можно прочитать в нашем материале «Секвенируй это».

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
 01.06.2017


Читать статьи по темам:

биочипы анализ ДНК Версия для печати
Ошибка в тексте?
Выдели ее и нажми ctrl + enter
назад

Читать также:

Реконструкция внешности по ДНК

Чип, содержащий сотни тысяч коротких последовательностей ДНК, позволит криминалистам получить данные о происхождении, половой принадлежности и цвете глаз и волос подозреваемого. А всего по 24-м снипам можно определить цвет глаз и волос человека, умершего тысячи лет назад.

читать

Круг подозреваемых размером с биочип

При анализе ДНК с помощью нового биочипа вероятность случайного совпадения генотипов составляет 0,4%. Такая вероятность слишком велика для доказательства причастности к преступлению, но позволяет сузить круг подозреваемых.

читать

Жидкие кристаллы для анализа ДНК

Жидкие кристаллы могут подвергаться изменениям своей организации в ответ на незначительное изменение первичной структуры ДНК, включая мутации на уровне одного азотистого основания.

читать

Полимеразная цепная реакция в почти нереальном времени

Лаборатория-на-чипе, разработанная в Институте биоинженерии и нанотехнологии Сингапура, может осуществлять ПЦР в неочищенных образцах ДНК в режиме реального (и рекордно короткого) времени.

читать

Женская репродуктивная система на чипе

Пока модель может имитировать только синтез гормонов в рамках месячного цикла, но не движение яйцеклеток (они вызревают, но никуда не движутся) и тем более не беременность.

читать

Прогерия на чипе

Международная группа ученых разработала искусственный орган, который позволяет выяснить, как клетки сосудов реагируют на их сокращения в норме и при заболеваниях.

читать