Forskare i Japan har utvecklat ett sätt att förstärka DNA i en skala som är lämplig för användning inom de framväxande områdena för DNA-baserad databehandling och molekylär robotik. Genom att möjliggöra mycket känslig nukleinsyradetektering, deras metod kan förbättra sjukdomsdiagnostik och påskynda utvecklingen av biosensorer, till exempel, för livsmedels- och miljöapplikationer.

Forskare från Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech), Abbott Japan Co., Ltd, och University of Electro-Communications, Japan, rapportera ett sätt att uppnå miljonfaldig DNA-amplifiering och riktad hybridisering som fungerar vid kroppstemperatur (37 ° C/98,6 ° F).

Metoden, namnet L-TEAM (Low-TEmperature AMplification), är resultatet av mer än fem års forskning och erbjuder flera fördelar jämfört med traditionell PCR, den dominerande tekniken som används för att förstärka DNA -segment av intresse.

Med sin lättanvända, "one-pot" -design, L-TEAM undviker behovet av uppvärmnings- och kylsteg och specialutrustning som vanligtvis är associerad med PCR. Det betyder att det är effektivt, billig metod som viktigt kan förhindra proteindaturering, därigenom öppnar en ny väg till realtidsanalys av levande celler.

I sin studie publicerad i Organisk och biomolekylär kemi , forskarna introducerade syntetiska molekyler som kallas låsta nukleinsyror (LNA) i DNA -strängarna, eftersom dessa molekyler är kända för att hjälpa till att uppnå större stabilitet under hybridisering.

Tillägget av LNA ledde till en oväntad, men fördelaktigt, resultat. Teamet observerade en minskad nivå av "läcka" förstärkning, en typ av icke-specifik amplifiering som länge har varit ett problem i DNA-amplifieringsstudier eftersom det kan leda till ett fel i diagnosen sjukdom, det är, en falsk positiv.

"Vi blev förvånade över att upptäcka den nya effekten av LNA för att övervinna det vanliga läckageproblemet i DNA -amplifieringsreaktioner, "säger Ken Komiya, biträdande professor vid Tokyo Tech's School of Computing. "Vi planerar att undersöka mekanismerna bakom läckförstärkning i detalj och ytterligare förbättra känsligheten och hastigheten för L-TEAM."

Inom en snar framtid, metoden kan användas för att detektera korta nukleinsyror såsom mikroRNA för medicinsk diagnostik. Särskilt, det kan underlätta vårdningstest och tidig upptäckt av sjukdomar. MicroRNA erkänns nu alltmer som lovande biomarkörer för cancerdetektering och kan vara nyckeln till att avslöja många andra aspekter av människors hälsa och miljövetenskap.

Dessutom, Komiya förklarar att L-TEAM banar väg för praktisk användning av DNA-beräkning och DNA-kontrollerad molekylär robotik. "Den ursprungliga motivationen bakom detta arbete var konstruktionen av en ny förstärkt modul som är avgörande för att bygga avancerade molekylära system, "säger han." Sådana system kan ge insikter i den operativa principen bakom levande saker. "