Ученые Дельфтского Университета технологий (Голландия) и Оксфордского Университета (Великобритания) объявили о создании нанопористого устройства нового типа, способствующего разработке методики быстрого и дешевого генетического анализа.

В статье, опубликованной в Nature Nanotechnology, говорится о новом методе, сочетающем природные и искусственные материалы, в результате чего на чипе формируются крошечные отверстия, которые могут проанализировать одиночные молекулы ДНК.

«Первое картирование человеческого генома было завершено в 2003 году, и его стоимость составила 3 миллиарда долларов США. Представьте, что эта цена могла опуститься до уровня примерно в 100 евро, когда каждый мог секвенировать свой собственный геном. Это позволило бы врачам диагностировать заболевания и лечить их до появления симптомов», – объяснил профессор Сис Деккер (Cees Dekker) из Института нанонаук им. Кавли в Дельфте.

Многообещающее устройство называется «нанопора» – небольшое отверстие, которое может использоваться для считывания информации с одиночной молекулы ДНК по мере прохождения ее через это отверстие.

Научная группа Деккера в сотрудничестве с профессором Хаганом Бэйли (Hagan Bayley) из Оксфордского Университета продемонстрировала новый, более надежный тип нанопористого устройства. Он сочетает биологические и искусственные структурные элементы.

«Нанопоры уже используются для анализа ДНК, когда природные пороформирующие белки помещают в жидкоподобную мембрану, сделанную из липидов, – сказал Деккер. – ДНК-молекулы можно втянуть по отдельности через пору, применив сквозь нее электрическое напряжение, а потом проанализировать, так же музыка считывается со старой кассетной пленки, пока та прокручивается в плейере. Одна особенность, которая делает эту биотехнологию особенно сложной, – это зависимость от хрупкого липидного опорного слоя. Новый гибридный подход является более надежным и удобным для интеграции нанопор в устройствах».

Рис. 1. Изображение Cees Dekker lab TU Delft / Tremani.

Новое исследование, ведущим автором которого стал доктор Адам Холл (Adam Hall), показывает простой метод внедрения пороформирующих белков внутрь функционального слоя в кремниевом чипе. Фактически отдельный белок прикрепляется к большому фрагменту ДНК, который потом втягивается через готовое отверстие в нитрид-кремниевой мембране.

Когда молекула ДНК протягивается сквозь отверстие, она тянет за собой пороформирующий белок, помещая его в отверстие, в результате чего создается устойчивая чиповая система, специально предназначенная для использования в многоэлементных системах. Исследователи показали, что гибридное устройство находится в рабочем состоянии и может использоваться для определения ДНК-молекул.