Пипетка для ДНК
Обновлённый метод захвата внеклеточной ДНК из биологических образцов
Хотя секвенирование ДНК становится всё более распространённой процедурой, извлечение даже одной молекулы ДНК из биологического образца – непростая задача.
Разработка сотрудников Калифорнийского университета в Риверсайде даёт возможность сравнительно легко обнаруживать и захватывать ДНК из образцов жидкости (это может быть, в частности, кровь) с помощью крошечной стеклянной трубки и электрического тока. Метод описан в опубликованной в Nanoscale journal статье (Farajpour et al., Measuring trapped DNA at the liquid-air interface for enhanced single molecule sensing).
ДНК – двухцепочечная, электрически заряженная молекула, хранящая всю информацию, необходимую организму для жизни. Её обычное «рабочее место» – внутри ядра клетки, там она находится в свёрнутом состоянии. Извлечение ДНК именно из клетки для многих научных и медицинских задач нецелесообразно, так как занимает много времени.
Но организм обновляется – и это значит, что часть клеток отмирает, их мембраны разрушаются и высвобождают содержимое, которое включает ДНК. На практике это означает, что всякий образец крови, например, включает в себя несколько нитей свободно плавающей ДНК, которые теоретически можно обнаружить и извлечь.
На практике большая часть внеклеточной ДНК разрушается клетками-мусорщиками, макрофагами, которые очищают организм от отходов. В результате ДНК в крови не слишком много.
Большинство методов захвата и изучения внеклеточной ДНК дорогостоящи. Сначала получают концентрат, затем – для визуализации ДНК – используют флуоресцентные красители.
Кевин Фридман (Kevin Freedman) возглавил научную группу, цель работы которой было улучшение метода обнаружения и анализа ДНК, известного как нанопоровое секвенирование.
Суть подхода – использование электрического заряда для направления образца ДНК непосредственно в стеклянную трубку с небольшим отверстием, нанопорой; то есть речь в данном случае идёт о так называемой твердотельной нанопоре, изготовленной из боросиликатного стекла. Это «нанопипетка» с отверстием диаметром 20 нм (чуть шире, чем толщина спирали ДНК), внутри которой расположен положительный электрод.
На иллюстрации: (a) – стеклянная трубка с крошечным отверстием и электродом, введённая в жидкий образец для сбора плавающей в образце ДНК; (b) фотография нанопипетки из боросиликатного стекла.
ДНК имеет отрицательный электрический заряд, так как у неё много полярных молекул (молекул с неравномерно распределённым зарядом).
ДНК движется в сторону электрода и проходит через нанопору, в момент прохождения ток изменяется, это можно измерить и так определить ДНК. Исследователи обнаружили, что количество захваченных фрагментов ДНК зависит от того, насколько глубоко нанопипетка погружена в жидкость. Наиболее эффективно она работает вблизи поверхности – именно там скапливается больше всего фрагментов. Также показано, что концентрация ДНК происходит в охлаждаемом слое жидкости. Исследователи считают, что эффект обусловлен именно температурой – на границе воздуха и жидкости происходит испарение и наблюдается заметный температурный градиент.
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru