(PhysOrg.com) - Cientistas do Imperial College London estão desenvolvendo tecnologia que poderia sequenciar o genoma de uma pessoa em poucos minutos, por uma fração do custo das técnicas comerciais atuais.

Os pesquisadores patentearam uma tecnologia de protótipo inicial que eles acreditam que poderia levar a uma ferramenta comercial ultrarrápida de sequenciamento de DNA em dez anos. Seu trabalho é descrito em um estudo publicado este mês na revista. Nano Letras e é apoiado pelo Wellcome Trust Translational Award e pela Corrigan Foundation.

A pesquisa sugere que os cientistas poderiam eventualmente sequenciar um genoma inteiro em um único procedimento de laboratório, ao passo que, no momento, ele só pode ser sequenciado após ser quebrado em um processo altamente complexo e demorado. O sequenciamento do genoma rápido e barato pode permitir que pessoas comuns desvendem os segredos de seu próprio DNA, revelando sua suscetibilidade pessoal a doenças como Alzheimer, diabetes e câncer. Os profissionais médicos já estão usando o sequenciamento do genoma para compreender os problemas de saúde da população e pesquisar maneiras de adaptar tratamentos ou prevenções individualizadas.

Dr. Joshua Edel, um dos autores do estudo do Departamento de Química do Imperial College London, disse:"Comparado com a tecnologia atual, este dispositivo pode levar a um sequenciamento muito mais barato:apenas alguns dólares, em comparação com US $ 1 milhão para sequenciar um genoma inteiro em 2007. Ainda não tentamos em um genoma inteiro, mas nossos experimentos iniciais sugerem que você poderia, teoricamente, fazer uma varredura completa dos 3, 165 milhões de bases no genoma humano em minutos, proporcionando enormes benefícios para exames médicos, ou perfis de DNA para o trabalho policial e de segurança. Deve ser significativamente mais rápido e confiável, e seria fácil de aumentar para criar um dispositivo com capacidade de leitura de até 10 milhões de bases por segundo, versus as 10 bases por segundo típicas que você obtém com as técnicas atuais em tempo real de molécula única. "

No novo estudo, os pesquisadores demonstraram que é possível impulsionar uma fita de DNA em alta velocidade através de um orifício minúsculo de 50 nanômetros (nm) - ou nanopore - cortado em um chip de silício, usando uma carga elétrica. Conforme a fita emerge da parte de trás do chip, sua sequência de codificação (bases A, C, T ou G) é lido por uma 'junção de eletrodo de tunelamento'. Este intervalo de 2 nm entre dois fios suporta uma corrente elétrica que interage com o sinal elétrico distinto de cada código de base. Um computador poderoso pode então interpretar o sinal do código base para construir a sequência do genoma, tornando possível combinar todas essas técnicas bem documentadas pela primeira vez.

O sequenciamento usando nanoporos tem sido considerado o próximo grande desenvolvimento para a tecnologia de DNA, graças ao seu potencial para sequenciamento de alta velocidade e alta capacidade. Contudo, designs para um leitor rápido e preciso não foram demonstrados até agora.

Co-autor, Dr. Emanuele Instuli, do Departamento de Química do Imperial College London, explicou os desafios que enfrentaram nesta pesquisa:"Fazer com que a fita de DNA atravesse o nanoporo é um pouco como sugar espaguete. Até agora, era difícil alinhar com precisão a junção e o nanoporo. Além disso, a engenharia dos fios do eletrodo com tais dimensões se aproxima da escala atômica e está efetivamente no limite da instrumentação existente. No entanto, neste experimento, fomos capazes de fazer dois minúsculos fios de platina em uma junção de eletrodo com uma lacuna suficientemente pequena para permitir que a corrente de elétrons flua entre eles. "

Essa tecnologia teria várias vantagens distintas sobre as técnicas atuais, de acordo com o co-autor, Aleksandar Ivanov do Departamento de Química do Imperial College London:"O sequenciamento de Nanopore seria um rápido, procedimento simples, ao contrário dos métodos comerciais disponíveis, que requerem processos químicos demorados e destrutivos para quebrar e replicar pequenas seções das moléculas de DNA para determinar sua sequência. Adicionalmente, esses chips de silício são incrivelmente duráveis ​​em comparação com alguns dos materiais mais delicados usados ​​atualmente. Eles podem ser tratados, lavados e reutilizados muitas vezes sem prejudicar seu desempenho. "

Dr. Tim Albrecht, outro autor do estudo, do Departamento de Química do Imperial College London, diz:"O próximo passo será diferenciar entre diferentes amostras de DNA e, em última análise, entre bases individuais dentro da fita de DNA (ou seja, sequenciamento verdadeiro). Acho que sabemos o caminho a seguir, mas é um projeto desafiador e temos que dar muitos passos incrementais antes que nossa visão possa ser realizada. "