Peneliti BU Ciptakan Teknik Genome Sequencing dengan Silicon Nanopores Lebih Cepat Murah dan Akurat

Tinuku
(KeSimpulan) Insinyur biomedis dari Boston University menemukan metode untuk membuat genome sequencing masa depan yang lebih cepat dan lebih murah dengan secara dramatis mengurangi jumlah DNA yang diperlukan, sehingga menghilangkan biaya mahal, memakan waktu, dan rawan kesalahan langkah amplifikasi DNA.

Dalam sebuah penelitian yang diterbitkan dalam edisi 20 Desember Nature Nanotechnology, tim yang dipimpin oleh Boston University Biomedical Engineering Associate Professor, Amit Meller melaporkan rincian dalam mendeteksi molekul-molekul DNA, ketika mereka melalui silicon nanopores. Teknik menggunakan medan listrik untuk memberi mengurutkan untaian panjang DNA melalui pori-pori selebar empat nanometer, sama seperti jarum. Menggunakan metode pengukuran arus listrik yang sensitif untuk mendeteksi molekul DNA tunggal ketika mereka melewati nanopores.

"Studi saat ini menunjukkan bahwa kita dapat mendeteksi jumlah yang jauh lebih kecil dari sampel DNA dari sebelumnya yang pernah dilaporkan. Ketika orang mulai menerapkan genome sequencing atau genome profiling menggunakan nanopores, mereka bisa menggunakan pendekatan nanopore yang sangat mengurangi jumlah salinan untuk digunakan dalam pengukuran tersebut," kata Meller.

Saat ini, sequencing genom DNA menggunakan amplifikasi untuk membuat miliaran salinan molekul dalam menghasilkan sebuah sampel yang cukup besar untuk dianalisa. Selain waktu dan memerlukan biaya amplifikasi DNA, beberapa molekul (seperti salinan per salinan), hasil kurang dari sempurna. Meller dan koleganya di BU, New York University, dan Bar-Ilan University, Israel memanfaatkan medan listrik di sekitar mulut nanopores untuk mengurai untaian, strands DNA bermuatan negatif dan pergeseran melalui nanopore di mana sekuens DNA dapat dideteksi. Karena DNA ditarik ke nanopores dari kejauhan, jauh lebih sedikit salinan dari molekul yang diperlukan.

Sebelum membuat metode baru ini, tim harus mengembangkan pemahaman tentang elektro fisika skala nano, di mana aturan-aturan dunia yang lebih besar tidak selalu berlaku. Mereka membuat penemuan yang berlawanan yaitu semakin panjang untai DNA, semakin cepat menemukan pembukaan pori. "Ini benar-benar mengejutkan. Anda akan mengharapkan memiliki lagi 'spaghetti', kemudian menemukan masa akhir akan jauh lebih sulit. Pada waktu yang sama penemuan sistem nanopore dioptimalkan untuk mendeteksi panjang untai DNA, puluhan ribu basepairs atau bahkan lebih. Ini secara dramatis dapat mempercepat dengan memungkinkan sekuensing genom analisis untai DNA yang panjang dalam sekali gesek, daripada harus mengumpulkan hasil dari banyak potongan-potongan pendek," kata Miller.

"Limit teknologi amplifikasi panjang molekul DNA di bawah seribu basepairs. Karena metode kami menghindari amplifikasi, tidak hanya mengurangi biaya, waktu, dan tingkat kesalahan teknik replikasi DNA, tetapi juga memungkinkan analisis yang sangat panjang untai DNA," kata Miller. Dengan kemampuan di tangan, Meller dan timnya berangkat untuk mengoptimalkan. Mereka menggunakan garam gradien untuk mengubah medan listrik di sekitar pori-pori yang meningkatkan kecepatan molekul-molekul DNA ditangkap dan memendekkan waktu antar molekul, sehingga mengurangi jumlah DNA yang diperlukan untuk pengukuran yang akurat, melayang-layang sampai di atas sebuah nanopore, untai DNA yang disalurkan ke dalam lubang. Dengan meningkatkan tingkat pengambilan oleh beberapa perintah dan mengurangi volume ruang sampel para peneliti mengurangi jumlah faktor molekul DNA yang dibutuhkan oleh 10.000 dari sekitar 1 miliar sampel molekul menjadi 100.000 sampel.

Penelitian ini didanai oleh National Human Genome Research Institute dari Institute of Health dan oleh National Science Foundation. Artikel, "Electrostatic Focusing of Unlabelled DNA into Nanoscale Pores Using a Salt Gradient," (10.1038/natureNNANO.2009.379)
Tinuku Store

No comments:

Post a Comment