Новая технология нанодетекции ДНК с использованием CRISPR

Ученые из Университета Содружества Вирджинии под руководством физика Джейсона Рида разработали технологию нанодетекции, способную трансформировать диагностику генетических мутаций. Метод, описанный в Nature Communications, сочетает высокоскоростную атомно-силовую микроскопию (АСМ) с CRISPR для «химического штрихкодирования» ДНК.

Суть технологии

  • Точность и скорость: Метод позволяет картировать ДНК с разрешением в десятки пар оснований, обрабатывая участки размером до миллиона пар оснований. Это значительно быстрее анализа больших участков генома методом секвенирования.
  • Эффективность: Для анализа требуется меньше образца, чем для секвенирования.
  • Доступность: Технологию можно реализовать с использованием оптических компонентов из обычного DVD-плеера.

Как это работает

  1. Высокоскоростная АСМ: В отличие от традиционной медленной АСМ, образец быстро перемещается мимо микрозонда, а их взаимодействие фиксируется оптическими приборами. Это дает детализацию АСМ, но в тысячи раз быстрее.
  2. CRISPR как маркер: Исследователи модифицировали условия реакции фермента CRISPR так, что он связывается с ДНК, но не разрезает ее. Крупный белок CRISPR служит четко видимым меткой («штрихкодом») с эффективностью связывания около 90%.
  3. Выявление мутаций: Становятся видны паттерны в ДНК, что позволяет обнаруживать аномалии, такие как транслокации (перенос участка ДНК в неправильное место генома).

Применение и перспективы

Метод уже успешно использован для картирования транслокаций в биоптатах лимфоузлов пациентов с лимфомой. Технология заполняет пробел между сверхточным, но трудоемким секвенированием и менее детальными методами визуализации (например, FISH).

«Наш подход можно использовать как самостоятельный метод или для дополнения секвенирования ДНК, уменьшая сложность и ошибки при сборке генома», — говорит Джейсон Рид.

В настоящее время разрабатывается программное обеспечение для анализа данных. Компактный прибор размером с обувную коробку в будущем может появиться в патологоанатомических лабораториях для помощи в диагностике заболеваний, связанных с генетическими мутациями.