p Esquema de uma membrana artificial, através do qual uma voltagem força um fluido ionizado através do nanopore. Os nucleotídeos em uma fita de DNA são primeiro marcados com polímeros de tamanhos diferentes, e então a fita é passada perto da abertura do nanoporo, onde uma polimerase cliva os polímeros e os passa um por um através do nanopore. Conforme eles passam, o poro produz uma assinatura única de bloqueio de corrente iônica devido à estrutura química distinta da etiqueta, determinando assim a sequência de DNA. Crédito:NIST
p (Phys.org) —Rapid, o sequenciamento genético preciso em breve poderá estar ao alcance de todos os consultórios médicos se pesquisas recentes do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST) e da Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas da Universidade de Columbia puderem ser comercializadas com eficácia. A equipe demonstrou um custo potencialmente baixo, maneira confiável de obter as sequências de DNA completas de qualquer indivíduo usando uma espécie de leitor de fita adesiva molecular, potencialmente permitindo fácil detecção de marcadores de doenças no DNA de um paciente. p Embora o sequenciamento do genoma de uma espécie animal pela primeira vez seja tão comum que quase não é notícia, é menos conhecido que o sequenciamento do DNA de qualquer indivíduo é um assunto caro, custando muitos milhares de dólares usando a tecnologia de hoje. O genoma de um indivíduo carrega marcadores que podem fornecer um aviso prévio do risco de doenças, mas você precisa de um rápido, maneira confiável e econômica de sequenciar os genes de cada paciente para tirar o máximo proveito deles. Igualmente importante é a necessidade de sequenciar continuamente o DNA de um indivíduo ao longo de sua vida, porque o código genético pode ser modificado por muitos fatores.
p O novo método determina as sequências de DNA anexando "marcas" moleculares distintas a cada um dos quatro blocos de construção químicos, ou "bases, "que compreende a informação genética em uma fita de DNA - abreviada como A, G, C e T. Cada uma dessas etiquetas de polímero pode ser cortada da fita e passada, um por um, através de um orifício do tamanho de nanômetro em uma membrana. Um fluxo constante de fluido e íons flui através deste "nanopore, "que é grande o suficiente para conter apenas uma etiqueta por vez. Como as etiquetas de polímero têm tamanhos diferentes, a mudança na corrente elétrica causada pela alteração do fluxo de fluido mostra qual das quatro bases fica em cada ponto da fita de DNA.
p Nanoporos e sua interação com moléculas de polímero têm sido um foco de pesquisa de longa data do cientista do NIST John Kasianowicz. Seu grupo colaborou com uma equipe liderada por Jingyue Ju, diretor do Centro de Tecnologia de Genoma e Engenharia Biomolecular de Columbia, que surgiu com a ideia de marcar blocos de construção de DNA para sequenciamento de molécula única por detecção de nanoporos. A capacidade de discriminar entre as etiquetas de polímero foi demonstrada por Kasianowicz, seu colega NIST Joseph Robertson, e outros. A Universidade de Columbia solicitou patentes para a comercialização da tecnologia.
p Kasianowicz estima que a técnica poderia identificar um bloco de construção de DNA com precisão extremamente alta a uma taxa de erro de menos de um em 500 milhões, e o equipamento necessário estaria ao alcance de qualquer provedor médico. "O coração do sequenciador seria um amplificador operacional que custaria muito menos de US $ 1, 000 para uma compra única, " ele diz, "e o custo de materiais e software deve ser trivial."
p Kasianowicz acrescenta que uma empresa privada pode criar uma grande variedade de nanoporos que podem analisar o genoma de um único indivíduo dividido em muitas fitas curtas de DNA, cada um dos quais poderia ser sequenciado rapidamente. Essa matriz potencialmente poderia fornecer o sequenciamento de baixo custo necessário para uso médico de rotina.
