Новый метод может значительно снизить стоимость секвенирования ДНК
Исследователи из Университета Иллинойса с помощью компьютерного моделирования продемонстрировали стратегию секвенирования ДНК, пропуская молекулу вперед и назад через нанопору-конденсатор в полупроводниковом чипе. Эта техника может привести к созданию устройства для быстрого и доступного чтения генома человека.
Возможность секвенировать геном человека за $1000 или меньше (цена, на которую согласны большинство страховых компаний) может открыть новую эру персонализированной медицины, позволяя точно диагностировать причину многих заболеваний и подбирать лекарства и методы лечения в соответствии с генетическим профилем человека.
«Несмотря на огромный интерес к использованию нанопор для секвенирования ДНК, было неясно, как именно нанопоры можно использовать для чтения последовательности ДНК», — сказал профессор физики Алексеи Аксиментьев. — «Теперь мы описываем один из таких методов».
Метод описан в статье, принятой к публикации в журнале Nano Letters и размещенной на его сайте.
«С помощью молекулярно-динамического моделирования мы показываем, что возвратно-поступательное движение молекулы ДНК в нанопоре-конденсаторе диаметром 1 нанометр создает электростатический "отпечаток", который можно использовать для чтения генетической последовательности», — сказал Аксиментьев.
В моделировании нанопора-конденсатор состоит из двух проводящих слоев легированного кремния, разделенных изолирующим слоем диоксида кремния.
Когда ДНК проходит через нанопору, электрическое поле молекулы индуцирует специфичные для последовательности электростатические потенциалы, которые можно детектировать на верхнем и нижнем слоях мембраны конденсатора.
Полупроводниковое устройство, способное считывать эти электростатические потенциалы и декодировать генетическую последовательность, находится в пределах возможностей современной технологии, заявил Аксиментьев.
«Нанометровые поры в электронных мембранах уже изготовлены, и сигналы напряжения, возникающие при движении ДНК через такие поры, зарегистрированы». Следующая большая задача, по словам Аксиментьева, — минимизировать шум в системе и снизить скорость движения молекул ДНК через пору.
Источник: Университет Иллинойса в Урбане-Шампейне