A alegação de que a tecnologia nanopore está prestes a tornar a análise de DNA tão rápida e barata que todo o genoma de uma pessoa poderia ser sequenciado em apenas alguns minutos e por uma fração do custo dos métodos comerciais disponíveis, resultou em esmagamento acadêmico, industrial, e interesse global. Mas uma revisão do físico Meni Wanunu da Northeastern University, publicado em uma edição especial sobre sequenciamento de nanopore em Physics of Life Reviews , questiona se os obstáculos técnicos restantes podem ser superados para criar um viável, dispositivo comercial facilmente produzido.
No início deste ano, Oxford Nanopore Technologies, uma das empresas pioneiras em descobertas de sequenciamento, anunciaram que esperam que o sequenciamento de filamentos de nanoporos alcance um genoma de 15 minutos até 2014 a um custo de US $ 1, 500. Isso está muito longe dos US $ 10 milhões que custou para sequenciar um genoma inteiro apenas 5 anos atrás.
Desde que a ideia de sequenciamento de nanopore foi proposta pela primeira vez em meados de 1990, enormes avanços foram feitos. A ideia básica é extremamente simples:um único fio de DNA é passado por um pequeno orifício do tamanho de uma molécula - ou nanoporo - e as várias bases do DNA são identificadas em sequência conforme se movem através do poro.
Mas de acordo com Wanunu, a realidade da manipulação de tecnologia baseada em poros tão minúsculos que 25, 000 deles podem caber lado a lado em um cabelo humano provou ser uma tarefa difícil. O principal desafio tem sido desacelerar o processo e controlar o movimento da fita de DNA através do poro a uma taxa lenta o suficiente para tornar as bases de DNA individuais legíveis e utilizáveis. Uma nova abordagem usando movimento controlado por enzima, desenvolvido para superar este problema, tem suas próprias desvantagens, incluindo atividade enzimática deficiente, resultando em processividade limitada e movimento reverso para frente descontrolado.
Outro grande dilema é se a proteína ou os poros de estado sólido fornecem a técnica mais promissora. Inicialmente, proteínas porosas de ocorrência natural foram investigadas. Mas no início dos anos 2000, anunciado como oferecendo melhor capacidade e flexibilidade, vários nanoporos de estado sólido feitos de silício ou grafeno foram testados. "Uma vez que os canais de proteína incorporados em lipídios e os nanoporos de estado sólido têm desvantagens, será interessante ver qual dispositivo, ou que combinação de dispositivos, estará disponível nos próximos anos, caso existam, "Wanunu diz.
Neste momento, ainda existem muitos obstáculos a superar, ele adiciona, incluindo a incapacidade dos nanoporos de fornecer qualquer informação espectroscópica sobre a identidade de uma molécula, incertezas sobre se a translocação ocorre a uma velocidade constante, e as complicações do entupimento dos poros.
Escrevendo em um comentário publicado na mesma edição, John Kasianowicz, do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia dos EUA, um pioneiro no campo, concorda que muitos desafios permanecem:"De fato, ainda há muitos problemas a serem resolvidos a fim de habilitar dispositivos eletrônicos de detecção baseados em nanoporos. No entanto, compreendendo melhor o caminho já desenvolvido neste campo nascente, a jornada parecerá um pouco menos assustadora, "
Em um comentário final sobre a revisão de Wanunu, o fundador e diretor da Oxford Nanopore, Hagan Bayley, olha para o futuro:"A longo prazo, usando poros de estado sólido ... pode ser possível ler sequências de DNA em microssegundos em vez de milissegundos por base. Isso poderia ser feito usando correntes de tunelamento ou outras características das bases de DNA para as quais o grafeno - com suas propriedades eletrônicas incomuns - pode, após um desenvolvimento adicional, fornecer um substrato superior e, ao fazer isso, dar um grande salto à frente no topo de uma década de progresso sem precedentes . "
