A pesar de tener un diámetro decenas de miles de veces más pequeño que un cabello humano, Los nanoporos podrían ser la próxima gran novedad en la secuenciación del ADN. Al comprimir moléculas de ADN a través de estos pequeños agujeros, Los científicos esperan algún día leer las secuencias genéticas en un abrir y cerrar de ojos.

Ahora, Los investigadores de la Universidad de Brown han llevado el potencial de la tecnología de nanoporos un paso más allá. Han combinado un nanoporo con una pequeña jaula capaz de atrapar y retener una sola hebra de ADN después de que ha sido extraída por el poro. Mientras estaba enjaulado, Se pueden realizar experimentos bioquímicos en la hebra, que luego se puede volver a cerrar a través del nanoporo para ver cómo ha cambiado la hebra.

"Vemos esto como una técnica de habilitación muy interesante, "dijo Derek Stein, profesor asociado de física e ingeniería en Brown, quien ayudó a desarrollar la tecnología con sus estudiantes de posgrado. "Le permite por primera vez observar la misma molécula antes y después de cualquier tipo de reacción química que pueda haber tenido lugar".

Un artículo que describe el dispositivo se publica en Comunicaciones de la naturaleza .

El dispositivo se parece un poco a un minúsculo disco de hockey ahuecado. En un lado plano hay un nanoporo, y del otro lado hay un agujero algo más grande. Cuando se sumerge en una solución que contiene ADN, una corriente eléctrica a través del nanoporo agarra una sola hebra y la empuja hacia la cámara hueca. Una vez ahí, la hebra tiene una tendencia natural a enrollarse en una bola enredada. Esa bola es demasiado grande para caber en el agujero del otro lado, pero ese agujero puede usarse para introducir moléculas adicionales que podrían reaccionar con el ADN atrapado. Una vez que ha ocurrido una reacción, la corriente eléctrica se invierte y la hebra se envía de regreso a través del poro, que puede buscar cambios en la hebra.

"Lo que hicimos es básicamente un tubo de ensayo muy pequeño, "dijo Xu Liu, quien dirigió el trabajo mientras era un estudiante de posgrado en Brown. "Podemos hacer bioquímica en una sola hebra en ese espacio tan reducido".

La clave de la tecnología, Liu dijo, estaba haciendo ese tubo de ensayo pequeño, pero no demasiado pequeño. Si fuera demasiado pequeño el ADN no tendría suficiente espacio para acurrucarse, lo que haría que saliera a chorros por el orificio en la parte superior del dispositivo. Usando algunos cálculos teóricos y un poco de prueba y error, los investigadores se establecieron en una jaula de aproximadamente 1,5 micrómetros cuadrados.

Luego, Liu probó la tecnología usando lo que se llama una enzima de restricción, que corta moléculas de ADN en secuencias particulares. Después de que se extrajo una molécula de ADN intacta a través del poro hacia la jaula, los investigadores aplicaron la enzima a través del orificio en la parte superior del dispositivo. Si todo salió según lo planeado, la enzima debería haber cortado la hebra en cuatro pedazos. Cuando sacaron la molécula a través de los poros, detectaron cuatro señales distintas, indicando que el experimento había funcionado como se esperaba.

Los investigadores dicen que el dispositivo podría usarse para todo tipo de experimentos con ADN. Por ejemplo, Los científicos usan moléculas llamadas sondas de hibridación para buscar secuencias específicas en una molécula de ADN. Las sondas se unen a secuencias diana, creando una protuberancia en la hebra de ADN que un nanoporo podría detectar fácilmente.

"Siempre existía el problema de saber qué aspecto tenía el ADN antes de aplicar la sonda, "Stein dijo." Esta es una forma de asegurarse de que se puede medir la misma molécula antes de que se le haga algo, y luego después. Eso no era posible antes con los nanoporos porque la molécula se alejaba ".