پژوهشگران سوئیسی که با استفاده از آن دقت تعیین توالی DNA به میزان هزار برابر بهبود می‌یابد. این روش که در آن از نانوحفرات برای خواندن نوکلئوتیدهای منفرد استفاده شده است، راه را برای تعیین بهتر و ارزان‌تر توالی DNA هموار کرده است.
به گزارش مرکز روابط عمومی و اطلاع رسانی معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری بخش فناوری های همگرا(nbics): توالی‌سنجی
DNA روشی است که با استفاده از آن می‌توان توالی دقیق یک مولکول DNA را
مشخص ساخت. با خواندن دقیق ژن‌ها دانشمندان این توانایی را خواهند داشت که
جهش‌ها را شناسایی کنند و حتی قادر به تشخیص ارگانیسم‌های مختلف خواهند
بود.
دانشمندان دانشگاه EPFL یک روش قدرتمند برای توالی سنجی DNA معرفی
کرده‌اند. بر اساس این روش هنگامی‌که مولکول DNA از درون حفرات کوچک و
نانومقیاس عبور میکند، عمل خواندن انجام می‌شود. به دلیل اینکه DNA به
سرعت از درون نانوحفره عبور میکند "توالی سنجی نانوحفره‌ای" دقت بالایی
ندارد. این محققان یک مایع ویسکوز ابداع کردند که با کمک آن می‌توان این
فرایند را به میزان هزار برابر آهسته‌تر کرد و در نتیجه سبب بهبود بسیار
زیاد تفکیک‌پذیری و دقت روش می‌شود. نتایج این تحقیقات در مجله Nature
Nanotechnology چاپ شده است.
DNA رشته مولکولی بلندی است که از چهار
واحد ساختمانی نوکلئوتیدی تکرار شونده ساخته شده است. این واحدهای ساختمانی
شامل تمام اطلاعات ژنتیکی سلول‌ها همچون ژنوم‌ها می‌باشند. به عبارت دیگر
این چهار نوکلئوتید، تشکیل دهنده زبان ژنتیکی می‌باشند. توالی‌سنجی DNA
تفسیر این زبان و شکست آن به حروف اولیه و مجزا است.
در توالی‌سنجی
نانوحفره‌ای، DNA از درون یک حفره کوچک در یک غشا عبور میکند. این حفره
شامل جریان الکتریکی میباشد. هر یک از نوکلئوتیدها که از درون حفره عبور
میکند، به گونه‌ای متفاوت سبب قطع جریان می‌شود و از این رو می‌توان نوع
نوکلئوتید را شناسایی کرد. اگرچه این روش بسیار قدرتمند میباشد ولی به
دلیل اینکه DNA به سرعت از درون حفره عبور میکند، عمل خواندن DNA با عدم
دقت همراه میباشد.
پژوهشگران با استفاده از یک مایع ویسکوز غلیظ که
عبور DNA از درون حفره را به میزان دو تا سه برابر کاهش می‌دهد، بر این
مشکل غلبه کردند به‌گونه‌ای که دقت توالی‌سنجی تا اندازه‌گیری تک
نوکلئوتیدها بهبود یافت. در ابتدا محققان یک فیلم مولیبدنیوم دی سولفید با
ضخامت nm7/0 تهیه کردند و سپس یک نانوحفره nm3 روی آن ایجاد کردند. مرحله
بعد شامل حل کردن DNA درون یک مایع ویسکوز است که شامل یون‌های باردار
است و ساختار مولکولی آن به‌گونه‌ای است که می‌توان ضخامت یا گرادیان
ویسکوزیته آن را تنظیم کرد. این مایع در حقیقت یک "مایع یونی دمای اتاق"
میباشد. در نهایت این گروه تحقیقاتی سیستم خود را توسط عبور دادن
نوکلئوتیدهای مشخص از درون نانوحفره چندین مرتبه آزمایش کردند.
اگرچه
این تحقیقات هنوز در مرحله آزمایش میباشد، اما این گروه تحقیقاتی قصد
دارند که یک زنجیره DNA کامل را مورد آزمایش قرار دهند. این محققان
پیش‌بینی می‌کنند که با استفاده از وسایل الکترونیکی با فناوری‌های جدید و
به‌روز و همچنین کنترل گرادیان ویسکوزیته می‌توان بهینه‌سازی‌های بیشتری
روی سیستم انجام داد. محققان امیدوارند با ترکیب مایعات یونی و
نانوحفره‌های روی غشا مولیبدنیوم‌‌دی‌سولفیدی، یک روش توالی‌سنجی ارزان‌تر
و در عین حال با خروجی بهتر فراهم سازند.
آقای رادونویچ که تحقیقات در
آزمایشگاه او انجام یافته است، می‌گوید:« در سال‌های آینده، فناوری
توالی‌سنجی قطعاً از مراکز تحقیقاتی به مراکز درمانی انتقال خواهد یافت و
بنابراین ما به یک توالی‌سنجی سریع و مقرون به‌صرفه نیاز خواهیم داشت که
فناوری نانوحفره می‌تواند این نیاز ما را برآورده سازد.»