Нанотехнологии помогут расшифровать геном человека

// // Нанотехнологии в медицине //

ДНКТочная расшифровка генома является одной из первоочередных задач современной биологии. Недавно американским исследователям удалось разработать методику, позволяющую расшифровывать последовательности цепочек ДНК с помощью нанотехнологий. Эта разработка может стать шагом вперед на пути к развитию индивидуального подхода в медицине, например, позволит определять генетическую предрасположенность того или иного человека к раку, диабету или наркомании.

«Мы надеемся, что лет через десять вся последовательность ДНК будет расшифрована и это приведет к индивидуализации медицины» - заявляет Йенс Гунглах, профессор физики университета штата Вашингтон.

В основе методики лежат нанопоры, взятые из микобактерий Smegmatis porin A. Диаметр пор составляет около одного нанометра, что позволяет измерить отдельную нить ДНК, когда та проходит сквозь пору. Поры были размещены в мембране, погруженной в раствор хлорида калия. Затем в раствор опускались электроды, чтобы создать движение ионов сквозь поры. В зависимости от того, какие нуклеотиды проходили сквозь них, параметры напряжения менялись.

Ученым предстояло преодолеть два препятствия. Первое заключалось в необходимости создать отверстие, достаточно узкое, чтобы только одна нить ДНК могла проходить сквозь нее и достаточно тонкое, чтобы в момент измерения в нем находилась только одна молекула. Эта проблема была решена путем модификации бактерии, из мембраны которой брались поры.

Другим препятствием, по словам Йенса Гундлаха, оказалось то, что скорость прохождения одного нуклеотида сквозь пору составляет порядка одной миллионной секунды, что слишком быстро, чтобы успеть получить сигнал. Ученые нашли выход, вставляя фрагменты двухцепочечной ДНК между нуклеотидами, которые нужно исследовать. Вторая нить цеплялась за край нанопоры, замедляя движение. Через несколько миллисекунд двухцепочечный фрагмент отцеплялся, но этого времени оказалось достаточно, чтобы произвести считывание электрических сигналов.

«Таким образом, последовательность ДНК можно считывать с помощью осциллографа», - заключил Йенс Гунглах.