Sekvensering av DNA kan bli mycket snabbare och billigare - och därmed närmare rutinmässig användning i klinisk diagnostik - tack vare en ny metod som utvecklats av ett forskarlag baserat vid Boston University. Teamet har visat den första användningen av nanoporer i fast tillstånd - små hål i kiselchips som upptäcker DNA-molekyler när de passerar genom poren - för att läsa identiteten för de fyra nukleotiderna som kodar för varje DNA-molekyl. Dessutom, forskarna har visat lönsamheten hos en roman, effektivare metod för att detektera enskilda DNA-molekyler i nanoporer.
"Vi har anställt, för första gången, en optiskt baserad metod för DNA-sekvensavläsning kombinerad med nanoporesystemet, " sa Boston Universitys biomedicinska ingenjör Amit Meller, som samarbetade med andra forskare vid Boston University, och vid University of Massachusetts Medical School i Worcester. "Detta tillåter oss att sondera flera porer samtidigt med en enda snabb digitalkamera. På så sätt kan vår metod skalas upp enormt, gör det möjligt för oss att få oöverträffad genomströmning av DNA-sekvensering."
Forskningen är detaljerad i Nanobokstäver . National Institutes of Health överväger för närvarande en fyraårig bidragsansökan för att ytterligare främja Mellers nanopore-sekvenseringsprojekt.
Denna lågkostnad, ultrasnabb DNA-sekvensering kan revolutionera både sjukvård och biomedicinsk forskning, och leda till stora framsteg inom läkemedelsutveckling, förebyggande medicin och personlig medicin. Genom att få tillgång till hela sekvensen av en patients genom, en läkare kan fastställa sannolikheten för att patienten ska utveckla en specifik genetisk sjukdom.
Teamets resultat visar att nanoporer, som kan analysera extremt långa DNA-molekyler med överlägsen precision, är unikt positionerade för att konkurrera med nuvarande, tredje generationens DNA-sekvenseringsmetoder för kostnad, hastighet och noggrannhet. Till skillnad från dessa tillvägagångssätt, den nya nanoporemetoden är inte beroende av enzymer vars aktivitet begränsar hastigheten med vilken DNA-sekvenser kan avläsas.
"Detta sätter oss i den unika fördelaktiga positionen att kunna hävda att vår sekvenseringsmetod är lika snabb som den snabbt utvecklande fotografiska tekniken, ", sa Meller. "Vi har för närvarande förmågan att läsa upp cirka 200 baser per sekund, som redan är mycket snabbare än andra kommersiella tredje generationens metoder. Detta är bara utgångspunkten för oss, och vi förväntar oss att öka denna takt med upp till en faktor fyra under nästa år."
Licensiering av immateriell egendom från Boston University och Harvard University, Meller och hans medarbetare grundade nyligen NobleGen Biosciences för att utveckla och kommersialisera nanopore-sekvensering baserat på den nya metoden.
"Jag tror att det kommer att ta tre till fem år att få billig DNA-sekvensering till den medicinska marknaden, förutsatt att ett aggressivt forsknings- och utvecklingsprogram finns på plats, sa Meller.
