(Phys.org) —En los últimos cinco años, La secuenciación de genes de próxima generación ha reducido el costo de desbloquear un solo genoma de $ 10 millones a $ 10, 000. Si bien el ahorro no tiene precedentes, aún se puede hacer más para reducir aún más el costo, un esfuerzo que permitiría una gran cantidad de aplicaciones en la investigación médica y la atención médica.

Meni Wanunu, profesor asistente de física en Northeastern University, dice que su trabajo en secuenciación de nanoporos representa uno de esos esfuerzos. Tradicionalmente Wanunu ha utilizado nanoporos como dispositivo de lectura de ADN, en el que una sola hebra de ADN pasa a través del poro provocando cambios mínimos en la señal eléctrica circundante que informa sobre su estructura.

Pero ahora está haciendo lo contrario:"Usaremos el nanoporo para mantener una molécula fija en el espacio, "Wanunu explica.

Respaldado por $ 825 recientes, 000 subvención de los Institutos Nacionales de Salud, Wanunu aplicará nanoporos a otra tecnología de secuenciación que lee exactamente una hebra de ADN a la vez.

Biociencias del Pacífico, Socio de la subvención de Wanunu, ha diseñado un dispositivo de secuenciación llamado celda SMRT para una sola molécula, análisis en tiempo real. Las células SMRT tienen el potencial de reducir los costos de secuenciación de genes a $ 100 por genoma, pero primero deben superar algunos obstáculos importantes.

Cada celda SMRT de aluminio contiene 150, 000 hoyos. Cada agujero tiene 100 nanómetros de ancho y debe contener una "polimerasa, "una molécula cuya responsabilidad nativa en una célula viva es replicar una secuencia de ADN, una base de nucleótidos a la vez. Las polimerasas son los mejores secuenciadores de ADN de la naturaleza y las células SMRT aprovechan una molécula con millones de años de evolución a sus espaldas.

Pero según Wanunu, solo alrededor del 37 por ciento de los agujeros en una celda SMRT pueden contener teóricamente exactamente una polimerasa, porque no hay tecnología para poner exactamente una polimerasa en cada agujero. Si bien 100 nanómetros pueden parecer pequeños, uno de los nanoporos de Wanunu es 100 veces más pequeño.

El objetivo de la investigación respaldada por la nueva subvención es hacer coincidir cada agujero de celda SMRT con un solo nanoporo. Sentado sobre el nanoporo cada polimerasa se unirá a un ancla debajo de ella, evitando así que el primero se aleje flotando.

Asegurándose de que haya una sola polimerasa en cada agujero, el enfoque de nanoporos aumentará el número de secuencias de genes que se pueden leer a la vez, mejorando el rendimiento general de la celda SMRT. Además, dado que los nanoporos son tan pequeños, es posible crear un gradiente de voltaje a través de ellos, conduciendo hebras de ADN cargadas hacia los agujeros, y aumentando así la sensibilidad del secuenciador a las moléculas de ADN.

"El nicho aquí es secuenciar el ADN nativo que no se puede amplificar, "Dice Wanunu. Marcadores epigenéticos, por ejemplo, que se encuentran en la parte superior de nuestros genes y regulan la expresión, se pierden cuando se amplifica el ADN, un proceso estándar en la mayoría de las tecnologías de secuenciación. Al leer el ADN una hebra a la vez, luego, la célula SMRT no solo reduciría los costos sino que también permitiría una nueva frontera en la investigación del genoma.