En dag, läkare kommer att kunna skapa anpassade medicinska behandlingsplaner baserat på en patients DNA, lokalisera roten till en patients sjukdom och se till att behandlingen inte orsakar en dödlig allergisk reaktion. Tack vare Technion är professor Amit Meller fantasy ett steg närmare att vara verklighet

Nyckeln till att åstadkomma denna revolutionerande DNA-baserade medicin är den snabba och exakta avkodningen av en patients genom. Ett genom är den unika sekvensen av speciella molekyler längs en kedja av DNA som talar om för en cells maskineri vilka proteiner som ska produceras, och när. De avgörande genommolekylerna kallas "nukleobaser, "och är kända som adenin, tymin, cytosin, och guanin (eller A, T, C, och G, för korta). Prof. Meller och hans team utvecklade ett sätt att spela in As, Ts, Cs, och Gs i en persons DNA genom att tvinga en DNA-molekyl att glida genom ett litet hål – en så kallad "nanopore" – i ett litet kiselchip som är lika stort som huvudet på en nagel.
(Hur liten är en nanopor? Den mäter någonstans mellan 2 och 5 nanometer, eller miljarddels meter, i diameter. I jämförelse, ett människohår mäter 100 mikrometer, eller miljondelar av en meter, i diameter.)

Forskarna börjar med att dunka DNA -molekylerna i en kombination av vatten och elektriskt laddade saltmolekyler. När saltvattnet strömmar genom nanoporen, det skapar en elektrisk ström. När en DNA -molekyl passerar genom poren, dock, strömmen är störd. Och, mängden strömavbrott beror på vilken A, T, C, eller G är i poren.

Därför, att läsa sekvensen av nukleobaser, en forskare måste helt enkelt ta reda på hur mycket varje bas stör den elektriska strömmen. Med den informationen, han kunde läsa sekvensen av DNA-baser helt enkelt genom att logga sekvensen av elektriska störningar när en DNA-molekyl passerade. Det finns en hake, fastän. "Att göra detta, varje bas måste stanna i poren tillräckligt länge för att göra det mycket tydligt hur mycket ström den blockerar, så att man korrekt kan identifiera nukleobasen, "säger prof. Meller.

Men DNA rör sig vanligtvis för snabbt genom nanoporerna för att Meller och hans team ska kunna avkoda det. För att sakta ner DNA, de lyste en grön laser - inte starkare än laserpekare som används i klassrum - vid poren, vilket gav den en negativ elektrisk laddning. Nanoporen drog sedan till sig de positivt laddade kaliumatomerna i saltvattnet. De där atomerna, tillsammans med en del av vattnet, rörde sig mot poren, skapa ett flöde som blockerade rörelsen av DNA:t. "Så, som skapar en dragkraft på DNA, sakta ner det så att varje bas placeras i nanoporen längre, "säger prof. Meller.

Denna metod för att läsa DNA-sekvenser är fortfarande under laboratorieutveckling. Men Meller föreställer sig en framtid där nanopore-chippet kan byggas in i en bärbar enhet - ungefär lika stor som en smartphone - som kan föras direkt till patienten.

Forskargruppen Technion samarbetade med kollegor vid Boston University om detta projekt. Teamets resultat publicerades den 3 november onlineupplagan av Naturens nanoteknik .