2017. november 21. kedd
Olivér
Biotechnológia, molekuláris biológia és élettan az mRNS.hu-n

Az info@mrns.hu-ra küldhet linket vagy valamilyen anyagot, amit szeretne, ha hírként bemutatnánk.


Korábbi híreink  |   Keresés:

Kiválasztott hír:
Megosztás: Add az iWiW-hez Add a Facebook-hoz Add a Twitter-hez Add a Google Reader-hez Add a Startlaphoz
Új megközelítés az egy-molekulás elektronikus DNS-szekvenálás kifejlesztésére - 2012-10-09 07:44:05 Hozzászólás írása Hozzászólások száma 0 hozzászólás 
Új megközelítés az egy-molekulás elektronikus DNS-szekvenálás kifejlesztésére

A DNS-szekvenálás, azaz egy adott DNS-molekula bázissorrendjének meghatározása alapvető fontosságú módszerré vált az orvosi és biológiai kutatások terén, emellett évente sok millió dolláros üzletág. Egy személy teljes genomjának ismerete lehetővé tehetné az orvosgenetikusok számára, hogy egészségi állapotáról, bizonyos kockázati tényezőkről máshogy meg nem szerezhető információkat nyerjenek, illetve személyre szabott, az adott egyén genetikai adottságainak leginkább megfelelő terápiát tervezzenek. A személyre szabott orvoslásnak ez a megközelítése már az előző évtizedben felmerült, de máig nem valósult meg, főként a szekvenálás magas költségei és időigényes volta miatt.

Az elmúlt tíz év jelentős fejlődést hozott a DNS-szekvenálás automatizálása és felgyorsítása terén, többek közt megjelentek az NGS, azaz next generation sequencing (új generációs szekvenáló) módszerek ill. műszerek. Ezen új módszerek között gyakori a szintézis általi szekvenálás (azaz sequencing by synthesis, SBS) megközelítése. A szekvenálás gyorsabbá tétele érdekében egyes fejlesztők elektronikai eljárásokon alapuló szekvenálási módszerek kifejlesztésébe kezdtek - nemrég pedig sikerült kifejleszteni egy eljárást, mellyel fehérjékből kialakított nanopórusokon lehet átvezetni a DNS-t elektromos feszültség segítségével, hogy egyetlen molekulából származó elektromos jeleket lehessen detektálni szekvencia-meghatározás céljából. A technika számára a legnagyobb problémát az jelentette, hogy a DNS négy, meghatározandó bázisa rendkívül hasonlít egymáshoz, ami megnehezíti az elektronikus szekvenátorok hatékony működését. Így jelenleg is az egy molekulán alapuló elektronikus szekvenálási platformok tökéletesítése áll a technikai fejlesztések előterében. Ennek a módszernek az elterjedése akár a kézi szekvenálók kifejlesztését is lehetővé teheti a nem túl távoli jövőben. Az elektronikus szekvenálás fejlesztésében nemrég fontos áttörést ért el egy kutatócsoport a Columbia Egyetemről, eredményeiket pedig a  Scientific Reports folyóirat közölte.

Az egyetemi kutatócsoportot Dr. Jingyue Ju vezette, együttműködve a National Institute of Standards and Technology (NIST) kutatóival, akiket Dr. John Kasianowicz irányított. A csapat közösen egy új megközelítési módot fejlesztett ki a DNS nanopórusokon való átvezetését követő szekvenálásához, a tanulmányuk címe pedig "PEG-jelölt nukleotidok és nanopórusos detekció egymolekulás, szintézis általi DNS-szekvenáláshoz".




Az új Nano-SBS eljárás: felül a nanoméretű reakcióközeg, alul az ionáramok regisztrálása. Forrás
 
Az újonnan kifejlesztett, nanopórusokon alapuló szintézis általi szekvenálási eljárás (Nano-SBS) pontosan képes megkülönböztetni a DNS négy bázisát (A, T, G, C) úgy, hogy a módosított nukleotidokból a szintézis során felszabaduló, eltérő méretű ún. tag-eket, vagyis jelöléseket detektálja. A módszer alkalmazása során tehát a szekvenálandó DNS-szál kiegészítő szálát szintetizálják meg, de a normál nukleotidok helyett tag-elt molekulákat használnak. Ahogy a módosított nukleotidok sorban beépülnek az újonnan szintetizált szálba, miközben a tag-ek felszabadulnak a reakcióközegben. A tag-ek a nanopórusokba jutnak felszabadulásuk sorrendjében, ahol az ionáramban egyedi blokk-jeleket eredményeznek, melyek regisztrálhatóak. Így elektronikusan rögzíthető az egyetlen DNS-molekuláról szintetizálódó szál bázissorendje.  Kezdetnek a csapat 4 különböző polimer tag-et kapcsolt egy módosított nukleotid (2’-deoxyguanozin-5’-tetrafoszfát) foszfátcsoportjához, amit a DNS-polimeráz könnyedén be tud építeni a szintetizálódó DNS-szálba, majd kimutatták, hogy a négyféle tag-et jól meg lehet különböztetni az ionáramban okozott blokk alapján. Így tehát egy nanoméretű reakciótérben, egyetlen templátmolekuláról zajló DNS-szintézis-reakcióról kaptak valósidejű információkat, amelyekből egyszerűen felépíthető a templátszál bázissorrendje, vagyis szekvenciája. A módszer tehát alkalmas lesz egy kereskedelmi forgalomban is kapható egymolekulás Nano-SBS szekvenáló-platform kifejlesztésére, ráadásul a reakciókhoz szükséges vegyszerigénye is nagyon csekély.

Korábbi munkájukban a Columbia Egyetem Genomtechnológiai és Biomolekuláris Mérnöki Központja (Center of Genome Technology & Biomolecular Engineering) Ju professzor és Dr. Nicholas J. Turro vezetésével kifejlesztett már egy négy színnel kódolt SBS módszert, fluoreszcensen jelölt, ún. nukleotid reverzibilis terminátorok (NRT) segítségével. Ez az eljárás képezi ma a legtöbb új generációs SBS platform alapját. Dr. Kasianowicz és csoportja az NIST-nél pedig a nanopórusokon alapuló egy-molekulás analízisek úttörője volt: korábban ők voltak azok, akik közölték, hogy a különböző méretű PEG (polietilén-glikol) tag-ek jól azonosíthatóak az alapján a zavar alapján, amit α-hemolysin protein nanopórusokon áthaladó ionáramokban keltenek. Mindezek a korábbi fejlesztések ill. kutatások tették lehetővé a legújabb, kísérleti stádiumban lévő Nano-SBS módszer kifejlesztését.

A cikk fő szerzője, Dr. Shiv Kumar kifejtette, hogy “a megközelítés újszerűsége abban rejlik, hogy négy, különbözően jelölt nukleotidot terveztünk ill. használunk, melyek a DNS-polimeráz általi beépítésük közben négy különböző méretű tag-et szabadítanak fel, melyeket egy-molekulás szinten azonosíthatunk, mikor a nanopóruson áthaladnak. Ez a módszer így kikerüli azokat az akadályokat, melyeket a négy nukleotid hasonlósága állít elénk, és melyekkel a legtöbb nanopórusos szekvenálómódszer évtizedekig nem tudott megküzdeni".

A Nano-SBS módszer további fejlesztése, mint pl. a protein vagy szilárdfázisú nanopórusokból álló összetett array-k kifejlesztése, a későbbiekben lehetővé teheti a teljes emberi genomok olcsó, gyors és rutinszerű szekvenálását, emellett nagy szerepet kaphat orvosi, biológiai alapkutatásokban, a diagnosztikában, de akár a konzervációbiológiában is.

Forrás:
Columbia UniversityKép


2012. október 9.

Walter P. Pfliegler
Cikk ajánlása » email:
Hozzászólás írása
Hozzászólás
 

Értékelések száma: 6, Cikk értéke (1-10):


Értékelje ezt a cikket! 


Hirdetés
Email cím:
Jelszó:

Regisztráció »
Elfelejtett jelszó »
Portálunk oldalai megfelelnek az egészségügyi információk megbízhatóságát és hitelességét garantáló HONcode előírásainak. Ezt: itt ellenőrizheti
Portálunk oldalai megfelelnek az egészségügyi információk megbízhatóságát és hitelességét garantáló HONcode előírásainak. Ezt:
itt ellenőrizheti
.
Oldal ajánlása (email):
Az ajánlót küldi (név):
Hirdetés