Ett nordöstra forskargrupp har utvecklat ny teknik som optimerar DNA -sekvensering med hjälp av nanofysik och elektriska strömmar. I ett papper publicerat i Naturnanoteknik , Nordöstra professor i biologisk fysik Meni Wanunu, i samarbete med Pacific Biosciences, ett bioteknikföretag med fokus på DNA -sekvensering, utvecklat en metod för att ladda DNA i sekvenseringskällor med storleksordningar högre effektivitet.

"Förutom att det är en marknad på flera miljarder dollar per år, DNA -sekvensering är en väg där inkrementella förbättringar inom forskning, som upptäckten av en ny gen, till exempel, kan få omedelbara kliniska konsekvenser, sa Wanunu.

Vårt mänskliga DNA är ett genom som består av 23 par kromosomer, som bryts ner i sex miljarder bitar som alla går samman för att ge varje person sina unika egenskaper och egenskaper. Medan vi har förmågan att sekvensera viktiga delar av genomet, förmågan att känna till hela sekvensen har potential att göra stora framsteg när det gäller att förstå och förutsäga sjukdomar, och ännu viktigare, för att anpassa medicin.

"Just nu, att sätta ihop hela sekvensen genom traditionella metoder är som att sy ihop ett jättepussel, och felprocenten kan bli så enorm att efter de första hundra baserna, sekvensen är skräpig, "sa Wanunu." Det är därför det finns en grundläggande gräns för andra generationens sekvenseringsmetoder, som vi vill flytta förbi. "

Det är därför tekniken har utvecklats för att ta fram en ny metod för sekvensering av DNA:enkelmolekylsekvensering.

Pacific Biosciences har utvecklat en optisk teknik för DNA-sekvensering med en molekyl som bygger på nanobrunnar. Dessa brunnar lokaliserar sekvenseringssignalen och tillåter enkel molekylsekvensering att utföras. Dock, metoderna som används av företaget för att ladda DNA i brunnarna gynnar kortare DNA -molekyler, snarare än längre.

Wanunus laboratorium har redesignat brunnarna för att införliva nanoporer vid sina baser, vilket gör att de kan locka till sig större segment av DNA med hjälp av ett elektriskt fält. Genom att helt enkelt applicera en spänning, de laddade DNA -molekylerna kommer effektivt in i brunnarna, och längre DNA -molekyler föredras framför kortare.

"Stora DNA -molekyler behöver bara ett litet tryck för att komma in i sekvenseringsvolymen, men när vi väl tillämpar denna kraft, vi kan enkelt fånga enorma provfragment. Systemet kommer att möjliggöra helt nya sekvenseringsexperiment, "sa Joe Larkin, första författaren till denna uppsats.

För att främja denna forskning, Wanunu och hans labb arbetar med att förbereda denna teknik för mer storskalig användning, specifikt med utrustning på Pacific Biosciences. Teamet testar ett poröst substrat för att ersätta metallbrunnarna som för närvarande används för att attrahera och sekvensera DNA. När de fortsätter i denna forskning, Wanunu hoppas kunna ytterligare öka den grundläggande längden av DNA som kan sekvenseras.

"Vi skulle vilja ha en plattform, någon dag, som sekvenserar varje nukleinsyramolekyl i en enda cell, utan att behöva göra många kopior av dessa molekyler före sekvensering, läser bara det inhemska DNA:t, "Sa Wanunu.