(PhysOrg.com) - Forskare vid University of Pennsylvania har utvecklat en ny elektronisk metod för att detektera mikroRNA isolerat från levande celler. MikroRNA är en klass av små biomolekyler som styr genuttryck till proteiner, cellens "arbetare". MikroRNA verkar genom att binda till specifika budbärar-RNA som kodar för proteiner, och, genom att göra så, hämma proteinsyntesen.

MikroRNA, eller miRNA, identifierades ursprungligen i spolmaskar 1993. Sedan dess har biologer har upptäckt att mikroRNA styr genuttryck, och därför finns det ett enormt intresse för dessa molekyler som potentiella terapier för att tysta cancer och sjukdomsrelaterade gener.

Problemet med mikroRNA-detektering är att antalet kopior av mikroRNA i celler är så litet att detektion är ganska utmanande. Teamet utvecklade en metod för att tillverka nanoporer i de tunnaste kiselnitridmembranen som hittills rapporterats, ca 6 nm tjock.

Först, teamet visade att dessa nanoporer ökar signalupplösningen från att läsa DNA-molekyler när de passerar genom porerna. Efter att ha visat den ökade känsligheten, Penn-teamet behövde en metod för att isolera ett specifikt mikroRNA från celler.

De slog sig ihop med en grupp ledd av Larry McReynolds från New England Biolabs.

"Larry och medarbetare hade ett snyggt knep:de använder ett viralt protein som heter p19 för att tätt binda duplex-RNA-molekyler med exakta dimensioner av mikroRNA, ” Meni Wanunu, en forskarassistent vid Penn, sa. "Så vi utarbetade en plan som använder detta protein för att isolera mycket små mängder specifika mikroRNA som vi sedan kan kvantifiera med våra porer."

Teamet fokuserade på att upptäcka miR122a, ett leverspecifikt mikroRNA hos däggdjur.

De visade först att deras nanoporer är tillräckligt tillförlitliga för att kvantifiera koncentrationerna av dessa små molekyler som bara är 22 baser långa, eller 6 nm i längd. Efter att ha gjort ultratunna membran genom att lokalt etsa kiselnitrid, gruppen använde elektronstrålar för att borra nanoporerna i den förtunnade delen av kiselnitridmembranen.

"Med hjälp av 3 nm diameter porer, dessa duplex-RNA-molekyler klämmer sig bara genom porerna och gör det, varje molekyl producerar en trevlig elektronisk signal, " sa Wanunu. "Vi var glada, saker fungerade riktigt bra. Dessa är de minsta syntetiska porerna i alla dimensioner, och det är förvånande hur stabila och robusta de är. Vi använder dem nu rutinmässigt för olika undersökningar; de är vår nya toppmoderna.”

Artikeln, med på omslaget till novembernumret 2010 av Naturens nanoteknik , visar en duplex mikroRNA-molekyl som passerar genom en mycket tunn nanopor tillverkad i Penn.

"Det är underbart att se de förväntade förbättringarna i signal/brus-förhållanden med dessa tunna nanoporer, ” Marija Drndić, en docent i fysik och gruppledaren på projektet, sa. "Trots att de är smala, de är ganska robusta, och de verkar fungera varje gång eftersom de inte tenderar att fånga in hydrofoba föroreningar och de tillåter obehindrat flöde genom dem. Allt detta gör dem till idealiska kandidater för olika biofysiska tillämpningar.”

Penn-teamet arbetar nu med specifika metoder för att detektera andra små molekyler, samt att integrera dessa nanoporer med fluidsystem för att förbättra känsligheten.

Forskningen utfördes av Wanunu, Drndić Tali Dadosh och Vishva Ray of Penn, och Jingmin Jin och McReynolds från New England Biolabs.