Estrazione in situ e rilevamento del DNA mediante nanopori
Essere in grado di rilevare il DNA di una singola cellula è importante per l’individuazione di malattie e disordini genetici. Da tempo è possibile misurare singole molecole di DNA; tuttavia, non è stato possibile rilevare direttamente i campioni nel punto di estrazione senza la necessità di passaggi successivi. Ora, i ricercatori della SANKEN, Università di Osaka, hanno dimostrato un metodo per rilasciare il DNA nel punto di misurazione. I loro risultati sono pubblicati su Small Methods.
I nanopori sono fori molto piccoli che si trovano in biologia o possono essere appositamente progettati. Ci sono stati entusiasmanti progressi nell’uso dei nanopori come gateway che consentono un attento monitoraggio mentre le molecole passano attraverso una per una. Ad esempio, le singole basi del DNA che passano attraverso un poro sono state identificate consentendo il sequenziamento dell’intero genoma.
Tuttavia, nonostante questi notevoli passaggi nel rilevamento di singole molecole, è stato necessario aumentare la concentrazione dei campioni di DNA per una misurazione di successo perché non c’era modo di portare in modo affidabile le molecole al poro di misurazione.
I ricercatori hanno creato un nanoporo 3D integrato in grado di rompere le cellule immediatamente prima della misurazione. Le molecole rilasciate possono essere consegnate in modo efficiente alla zona di rilevamento e misurate senza dover eseguire ulteriori passaggi che potrebbero introdurre errori.
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“Il nostro sensore ha due parti importanti. Il primo è uno strato che contiene numerosi fori molto più piccoli di una cella. Un campo elettrostatico viene utilizzato per rompere la cella e alcune sostanze rilasciate possono passare attraverso i fori mentre i detriti più grandi no, fornendo essenzialmente un filtro”, spiega il primo autore dello studio Makusu Tsutsui. “Sotto questo strato filtrante, separato da un distanziatore, c’è un singolo nanoporo in una seconda membrana, dove vengono effettuate le misurazioni”.
Quando viene applicata una tensione, una corrente scorre attraverso il poro a causa degli ioni di sale nella soluzione circostante. Questa corrente è parzialmente bloccata quando anche grandi molecole di DNA passano attraverso il poro e le modifiche forniscono informazioni sulle grandi molecole. Ad esempio, se la molecola, che può essere lunga qualche millimetro, è piegata.
“L’effetto di filtraggio del nostro nanoporo 3D integrato impedisce il blocco del poro di misurazione rendendolo robusto da usare”, afferma l’autore corrispondente dello studio Tomoji Kawai. “Ci aspettiamo quindi che venga utilizzato nelle nuove tecnologie per rilevare rapidamente i virus mutanti a livello del genoma”.
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