Forskare vid UCLA och New York University har utvecklat en metod för att upptäcka sekvensskillnader i enskilda DNA-molekyler genom att ta nanoskopiska bilder av själva molekylerna.

Arbetet redovisas i Journal of the Royal Society Gränssnitt .

Genom att använda det tillvägagångssätt som de kallar "Direct Molecular Recognition, " UCLA- och NYU-forskarna använde nanopartiklar för att förvandla DNA-molekylerna till en form av molekylär punktskrift som kan avläsas i nanometerskalan, eller en miljarddels meter, med hjälp av höghastighets Atomic Force Microscopy (AFM).

Ledarna för studien är:Jason Reed, en forskningsprofessor, och professor Jim Gimzewski, pionjär inom nanoteknik, båda vid UCLAs California Nanosystems Institute, och professor Bud Mishra, genomik expert, vid NYU:s Courant Institute of Mathematical Sciences. Denna grupp tror att metoden kommer att ha många praktiska användningsområden, som superkänslig detektion av DNA-molekyler inom genomforskning och medicinsk diagnostik samt vid identifiering av patogener.

Även om det finns en mängd olika tekniker som för närvarande används för detta ändamål, de är tidskrävande, tekniskt svårt, och dyrt. De kräver också en betydande mängd genetiskt material för att göra korrekta avläsningar och kräver ofta förkunskaper om provets sammansättning.

Enligt Mishra, för att övervinna dessa brister, teamet skapade en "encell, single-molecule" metod som skulle avstå från de komplexa kemiska manipulationer som befintliga metoder är baserade på, och, istället, använda de unika formerna av själva molekylerna som identifieringsmetod. Detta tillvägagångssätt har fördelarna av att vara snabb och känslig för nivån av en enskild molekyl.

Reed säger att "det långsiktiga målet med vårt teams forskning är att dissekera, förstå, och kontrollera biologin hos enskilda celler i komplexa vävnader, som hjärnan, eller i maligna tumörer. För att fortsätta detta arbete kräver att vi tar itu med ett olöst problem i encellsmolekylär analys:avsaknaden av en metod för att rutinmässigt, tillförlitligt, och billigt bestämma global gentranskriptionsaktivitet."

I deras tidning, teamet undersökte noga den potentiella användningen av denna teknik för att kvantifiera aktiviteten av gener i levande vävnad, en metod som kallas transkriptionsprofilering. De kunde visa att deras teknik för Direct Molecular Recognition exakt kunde kvantifiera den relativa förekomsten av flera DNA-arter i en blandning med bara en handfull molekyler – ett resultat som inte kunde uppnås med andra metoder.