p (Phys.org) - Nos últimos cinco anos, o sequenciamento de genes de próxima geração reduziu o custo de desbloquear um único genoma de US $ 10 milhões para US $ 10, 000. Embora a economia seja sem precedentes, mais ainda pode ser feito para reduzir ainda mais o custo, um esforço que permitiria uma série de aplicações em pesquisa médica e saúde. p Meni Wanunu, um professor assistente de física na Northeastern University, diz que seu trabalho em sequenciamento de nanopore representa um desses esforços. Tradicionalmente, Wanunu usou nanoporos como um dispositivo de leitura de DNA, em que uma única fita de DNA passa através do poro causando mudanças mínimas no sinal elétrico circundante que informa sobre sua estrutura.

p Mas agora ele está fazendo o oposto:"Usaremos o nanoporo para manter uma molécula fixa no espaço, "Wanunu explica.

p Apoiado por US $ 825 recentes, 000 doação do National Institutes of Health, Wanunu aplicará nanoporos a outra tecnologia de sequenciamento que lê exatamente uma fita de DNA por vez.

p Pacific Biosciences, Parceiro de bolsa de Wanunu, projetou um dispositivo de sequenciamento denominado célula SMRT para molécula única, análise em tempo real. As células SMRT têm o potencial de reduzir os custos de sequenciamento de genes para US $ 100 por genoma, mas eles devem primeiro superar alguns obstáculos significativos.

p Cada célula SMRT de alumínio contém 150, 000 buracos. Cada buraco tem 100 nanômetros de largura e deve conter uma "polimerase, "uma molécula cuja responsabilidade nativa em uma célula viva é replicar uma sequência de DNA, uma base de nucleotídeo por vez. As polimerases são os melhores sequenciadores de DNA da natureza e as células SMRT tiram proveito de uma molécula com milhões de anos de evolução por trás dela.

p Mas de acordo com Wanunu, apenas cerca de 37 por cento dos orifícios em uma célula SMRT podem teoricamente conter exatamente uma polimerase, porque não há tecnologia para colocar exatamente uma polimerase em cada orifício. Embora 100 nanômetros possam parecer pequenos, um dos nanoporos de Wanunu é 100 vezes menor.

p O objetivo da pesquisa apoiada pela nova concessão é combinar cada buraco de célula SMRT com um único nanopore. Sentado acima do nanopore, cada polimerase será anexada a uma âncora abaixo dela, evitando assim que o primeiro flutue.

p Ao garantir que haja uma única polimerase em cada orifício, a abordagem nanopore aumentará o número de sequências de genes que podem ser lidas de uma vez, melhorando o rendimento geral da célula SMRT. Além disso, uma vez que os nanoporos são tão pequenos, é possível criar um gradiente de voltagem entre eles, conduzindo fitas de DNA carregadas em direção aos orifícios, e, assim, aumentando a sensibilidade do sequenciador às moléculas de DNA.

p "O nicho aqui é o sequenciamento de DNA nativo que não pode ser amplificado, "Wanunu diz. Marcadores epigenéticos, por exemplo, que se situam no topo de nossos genes e regulam a expressão, são perdidos quando o DNA é amplificado - um processo padrão na maioria das tecnologias de sequenciamento. Ao ler DNA uma fita de cada vez, então, a célula SMRT não apenas diminuiria os custos, mas também permitiria uma nova fronteira na pesquisa do genoma.