(PhysOrg.com) - Os engenheiros biomédicos da Universidade de Boston desenvolveram um método para tornar o sequenciamento do genoma futuro mais rápido e barato, reduzindo drasticamente a quantidade de DNA necessária, eliminando assim o caro, etapa demorada e sujeita a erros de amplificação de DNA.

Em um estudo publicado na edição online de 20 de dezembro da Nature Nanotechnology, uma equipe liderada pelo professor associado de engenharia biomédica da Universidade de Boston, Amit Meller, detalha o trabalho pioneiro na detecção de moléculas de DNA à medida que elas passam por nanoporos de silício. A técnica usa campos elétricos para alimentar longas fitas de DNA por meio de poros de quatro nanômetros, muito parecido com enfiar linha em uma agulha. O método usa medições sensíveis de corrente elétrica para detectar moléculas de DNA à medida que passam pelos nanoporos.

"O estudo atual mostra que podemos detectar uma quantidade muito menor de amostra de DNA do que relatado anteriormente, "disse Meller." Quando as pessoas começam a implementar o sequenciamento do genoma ou perfil do genoma usando nanoporos, eles poderiam usar nossa abordagem de captura de nanoporos para reduzir significativamente o número de cópias usadas nessas medições. "

Atualmente, o sequenciamento do genoma utiliza a amplificação de DNA para fazer bilhões de cópias moleculares a fim de produzir uma amostra grande o suficiente para ser analisada. Além do tempo e custo que a amplificação de DNA acarreta, algumas das moléculas - como fotocópias de fotocópias - não saem perfeitas. Meller e seus colegas da BU, A Universidade de Nova York e a Universidade Bar-Ilan em Israel aproveitaram os campos elétricos ao redor da boca dos nanoporos para atrair longos, fitas de DNA carregadas negativamente e deslize-as através do nanopore onde a sequência de DNA pode ser detectada. Uma vez que o DNA é atraído para os nanoporos à distância, muito menos cópias da molécula são necessárias.

Antes de criar este novo método, a equipe teve que desenvolver uma compreensão da eletro-física em nanoescala, onde as regras que governam o mundo maior não se aplicam necessariamente. Eles fizeram uma descoberta contra-intuitiva:quanto mais longa a fita de DNA, mais rapidamente ele encontrou a abertura do poro.

"Isso é realmente surpreendente, "Meller disse." Você esperaria que, se tivesse um espaguete mais longo, 'então encontrar o fim seria muito mais difícil. Ao mesmo tempo, esta descoberta significa que o sistema nanopore é otimizado para a detecção de longas fitas de DNA - dezenas de milhares de pares de bases, ou até mais. Isso poderia acelerar drasticamente o sequenciamento genômico futuro, permitindo a análise de uma longa fita de DNA em uma passagem, em vez de reunir resultados de muitos fragmentos curtos.

"As tecnologias de amplificação de DNA limitam o comprimento da molécula de DNA a menos de mil pares de base, "Meller acrescentou." Porque nosso método evita a amplificação, não só reduz o custo, tempo e taxa de erro de técnicas de replicação de DNA, mas também permite a análise de filamentos muito longos de DNA, muito mais do que as limitações atuais. "

Com esse conhecimento em mãos, Meller e sua equipe começaram a otimizar o efeito. Eles usaram gradientes de sal para alterar o campo elétrico em torno dos poros, que aumentou a taxa na qual as moléculas de DNA foram capturadas e encurtou o intervalo de tempo entre as moléculas, reduzindo assim a quantidade de DNA necessária para medições precisas. Em vez de flutuar até encontrar um nanoporo, As fitas de DNA foram canalizadas para as aberturas.

Ao aumentar as taxas de captura em algumas ordens de magnitude, e reduzindo o volume da câmara de amostra, os pesquisadores reduziram o número de moléculas de DNA necessárias por um fator de 10, 000 - de cerca de 1 bilhão de moléculas de amostra a 100, 000