توالی‌سنجی سریع و ارزان دی‌ان‌ای با استفاده از نانوحفره

محققان دانشگاه واشنگتن موفق به ارائه روشی برای توالی‌سنجی دی‌ان‌ای با استفاده از نانوحفره شدند. آن‌ها این روش را برای شناسایی دی‌ان‌ای یک نوع باکتری مورد آزمایش قرار دادند و در نهایت موفق به شناسایی 4500 اسید نوکلئیک این دی‌ان‌ای شدند.

 با کمک این فناوری ارزان قیمت جدید می‌توان توالی‌سنجی دی‌ان‌ای را با سرعت بالاتری نسبت به فناوری‌های پیشین انجام داد. این روش، توالی‌سنجی دی‌ان‌ای با نانوحفره نامیده می‌شود.

آندریو لاسزلو از محققان این پروژه می‌گوید: «یکی از دلایل جذابیت توالی‌سنجی دی‌ان‌ای با نانوحفره این است که می‌توان با یک ابزار ساده مشکلات و اختلالات ژنتیکی بیمار را تشخیص داد.»

بیشتر روش‌هایی که در حال حاضر برای توالی‌سنجی استفاده می‌شود تنها برای مطالعه یک رشته کوتاه، حداکثر 50 تا 100 اسیدنوکلئیک، مناسب است. این کار باید با صرف هزینه و انرژی بالا در آزمایشگاه انجام شود که گاهی چند روز تا چند هفته زمان نیاز دارد.

مزیت استفاده از فناوری نانوحفره این است که می‌توان به یک ساختار تونل مانند که منشاء باکتریایی دارد برای توالی‌سنجی استفاده کرد. باکتری از این نانوحفره برای کنترل عبور و مرور مواد غذایی استفاده می‌کند.

این گروه تحقیقاتی از نانوحفره باکتری Mycobacterium smegmatis porin A(MspA) برای توالی‌سنجی استفاده کردند که دارای حفره‌ای به ابعاد یک نانومتر است. رشته منفرد دی‌ان‌ای به راحتی می‌تواند از این باکتری عبور کند. در دو طرف این نانوحفره محلول نمکی قرار داده می‌شود که از طریق این نانوحفره با هم در ارتباط هستند.

یک ولتاژ بسیار کوچک به دو طرف این غشاء اعمال می‌شود تا یون‌ها از نانوحفره عبور کنند؛ با این کار جریان از میان غشاء عبور می‌کند. با عبور دی‌ان‌ای از میان نانوحفره، اختلالی در جریان عبوری به‌وجود می‌آید که بسته به نوع اسید نوکلئیک دی‌ان‌ای (سیتوزین، گوانین، تیمین و سیتوزین) عبوری از نانوحفره، تغییر جریان، متفاوت خواهد بود. با اندازه‌گیری جریان، می‌توان نوع اسید نوکلئیک عبوری را شناسایی کرد و در نهایت توالی‌سنجی دی‌ان‌ای اتفاق می‌افتد.

این گروه تحقیقاتی با ثبت و ضبط تغییرات جریان و ایجاد یک بانک اطلاعاتی از انواع تغییرات جریان و ارتباط آن با نوع ژن موجود روی دی‌ان‌ای، ابزاری برای توالی‌سنجی دی‌ان‌ای ارائه کردند. با استفاده از این روش می‌توان در مدت چند دقیقه یا حداکثر چند ساعت، توالی دی‌ان‌ای را مشخص کرد.

این گروه برای آزمودن یافته خود، از این روش برای توالی‌سنجی دی‌ان‌ای نوعی باکتری موسوم به PhiX174 استفاده کردند و موفق به شناسایی 4500 اسید نوکلئیک شدند.