O sequenciamento de DNA se tornou tão comum, poucos percebem como é difícil até mesmo extrair uma única molécula de DNA de uma amostra biológica.

A pesquisa liderada pela UC Riverside está tornando mais fácil detectar e capturar DNA de amostras de fluidos, como sangue, usando um minúsculo tubo de vidro e corrente elétrica. A tecnica, descrito no jornal Nanoescala , também pode melhorar o diagnóstico de câncer no futuro.

DNA, uma fita dupla, molécula eletricamente carregada que contém todas as informações de que um organismo precisa para criar e organizar os blocos de construção da vida, é firmemente dobrado dentro do núcleo da célula. Extrair o DNA de uma única célula é demorado e impraticável para muitos propósitos médicos e científicos. Felizmente, como as células morrem naturalmente, suas membranas estouraram, liberando o conteúdo, incluindo DNA. Isso significa que uma amostra de sangue, por exemplo, contém muitas fitas de DNA flutuante que deve, em teoria, ser mais fácil de identificar e extrair em quantidade.

Contudo, células necrófagas chamadas macrófagos que limpam os resíduos celulares destroem a maior parte do DNA livre de células, deixando-o em baixas concentrações no sangue. A maioria das abordagens para capturar DNA livre de células requer técnicas caras que primeiro concentram as moléculas antes de usar corantes fluorescentes para ajudar a ver o DNA.

Autor correspondente Kevin Freedman, professor assistente de bioengenharia na Faculdade de Engenharia de Marlan e Rosemary Bourns da UC Riverside, liderou um esforço para melhorar a detecção e captura de DNA em concentrações mais baixas usando uma carga elétrica para direcionar uma amostra de DNA diretamente para um tubo de vidro com uma pequena abertura chamada nanopore. O sensoriamento Nanopore surgiu como um rápido, de confiança, e ferramenta de diagnóstico econômica em diferentes aplicações médicas e clínicas.

"Nós sabemos que se você aplicar voltagem através de uma membrana celular, íons irão se mover através dos poros da membrana celular, "Freedman disse." O DNA também viaja com o campo elétrico, e podemos usá-lo para mover o DNA. "

Os pesquisadores colocaram um eletrodo positivo dentro de um tubo de vidro com uma abertura, ou poro, 20 nanômetros de largura - um pouco maior do que uma molécula de DNA, mas muito pequena para admitir células. Eles aplicaram um potencial elétrico ao nanopore, que foi mergulhado em um frasco contendo uma amostra de DNA e um eletrodo negativo. O DNA livre de células moveu-se para o poro e o bloqueou. A mudança na corrente elétrica conforme o DNA viajava pelo poro permitiu que os pesquisadores o detectassem.

"É como tentar puxar espaguete por uma agulha, "Freedman disse." Para passar pelo poro, ele tem que ser quase perfeitamente linear. "

Quanto mais próximo da superfície do líquido os pesquisadores seguram o poro, mais DNA ele coletou.

"Surpreendentemente, descobrimos que o DNA se acumula nas interfaces líquido-ar. Se houver uma camada de resfriamento, o DNA tentará ir para o local mais frio, "Freedman disse." Esperamos que o mesmo seja verdade para uma amostra de sangue, portanto, o mesmo mecanismo pode ser usado para concentrar o DNA próximo à superfície. Isso não é apenas benéfico, mas esta estratégia de detecção de nanopore demonstrou uma relação sinal-ruído mais alta perto da superfície também. É realmente uma situação ganha-ganha. "

Com alguns refinamentos, os autores acham que sua técnica puramente elétrica pode ajudar a diagnosticar alguns tipos de câncer a partir de uma única amostra de sangue. Além do DNA, conforme os tumores crescem, as vesículas são liberadas na corrente sanguínea. Essas minigotas à base de lipídios podem ser consideradas minicélulas idênticas às células cancerosas originais e também podem ser detectadas por sensoriamento nanopore.

Considerando todas as características únicas desta técnica puramente elétrica, o sistema de detecção de nanopore tem potencial para ser utilizado como uma avaliação de teste de diagnóstico point-of-care no futuro.

O artigo é intitulado "Medindo DNA preso na interface líquido-ar para detecção aprimorada de molécula única."