«ПЕРВЫЙ СРЕДИ РАВНЫХ...»
Нормативные документы
Противодействие коррупции
Поступающим
Студентам
Выпускникам
Проект 5-100
Аккредитация специалистов

Новый метод анализа ДНК-микрочипов

Новый метод анализа ДНК-микрочипов

Научная группа из U.S. Department of Energy's Lawrence Berkeley National Laboratory (США) разработала новую технологию анализа ДНК- и РНК-микрочипов, которая может стать революционной в определении генетических профилей и предсказании патогенеза заболеваний. Эта технология основана на измерении сил электростатического отталкивания, возникающего между объектами, обладающими зарядами одинакового знака. Она сравнительно проста и дешева, а также обеспечивает быстрое получение результата.

Исследование было проведено под руководством профессора химии Джея Грувса (Jay Groves), который уверен, что новая техника анализа ДНК-микрочипов (DNA-microarrays), позволяющая получить быстрый и качественный результат, станет революцией в фундаментальных исследованиях и диагностике заболеваний. Результаты работы были опубликованы в журнале Nature Biotechnology.

Ученые разработали метод, при котором на поверхность микрочипа наносится жидкость, содержащая мельчайшие электрически заряженные кремниевые (стеклянные) сферы. Затем анализируют Броуновское движение этих сфер по поверхности микрочипа и измеряют силы электрического отталкивания между заряженными сферами и молекулами ДНК (РНК), прогибридизовавшимися с пробами на микрочипе. Такие измерения позволяют анализировать миллионы последовательностей ДНК одновременно. Также результат легко записать на любую видеокамеру и наблюдать в реальном времени.

Эта техника не менее чувствительна, чем флуоресцентное мечение образцов. Сигнал электростатического взаимодействия детектируется на чипе с разрешением до 50-пикометров. К тому же, в ней наблюдается минимум шумовых сигналов.

Наша восприимчивость к определенным заболеваниям и возможный ответ на различные методы терапии определяется нашим генетическим профилем и крайне индивидуальна. В последние годы много внимания уделяется так называемой «персонализованной медицине», то есть индивидуальному подходу к каждому пациенту. В случае такого подхода можно, по мнению специалистов, добиться наилучших результатов терапии. Однако такая медицина требует точных диагностических методов, позволяющих эффективно предсказать ответ пациента на ту или иную схему терапии и свести к минимуму риски побочных эффектов.

ДНК-микрочипы – небольшие пластины с нанесенными на них пробами однонитевых молекул ДНК или РНК с известными последовательностями – наиболее эффективны в определении генетического профиля конкретного индивидуума. На чип наносятся образцы ДНК пациента, и гомологичные последовательности гибридизуются с пробами на чипе. То есть принцип этого метода весьма прост. Длина определяемых последовательностей ДНК – около 20 пар азотистых оснований.

На сегодняшний день микрочипы – наиболее мощное средство для идентификации генетических профилей, наследственных и приобретенных мутаций и выявления многочисленных патогенов (например, вирусов) как в клетках, так и в межклеточном пространстве. Согласно данным Global Health Diagnostics Forum, каждый год в США можно было бы спасать до 400 000 жизней, если бы вместо стандартных методов диагностики использовались микрочиповые.

Тем не менее, до сегодняшнего дня применение микрочипов было ограничено из-за неэффективных методов анализа результатов, полученных с их помощью. Современные методы требуют больших денежных а, главное, временных затрат, а также сложных систем детекции результатов.

По новой методике, разработанной американскими исследователями, после стандартной подготовки ДНК-микрочипа на него наносится суспензия отрицательно-заряженных кремниевых микросфер, которые осаждаются на его поверхность (процесс занимает 20 минут). Субстрат, то есть сама поверхность микрочипа, заряжена положительно, поэтому микросферы распределяются по ней ровным слоем. Однако в тех местах, где находятся двунитевые молекулы ДНК, то есть в точках гибридизации, заряд отрицательный, в результате чего микросферы не могут прикрепиться к ним и остаются в суспензии, «застревая» в позиции равновесия, где силы гравитации и электростатического отталкивания уравниваются.

Области, где микросферы не осаждаются, легко детектировать, также легко регистрировать силу взаимодействия и судить по ней о степени гибридизации анализируемого образца с пробой на чипе. Грувс и его коллеги считают, что их технология требует дальнейшей доработки, чтобы сделать ее доступной для клиники. В настоящее время она проходит лицензирование.

Оригинальная статья: Nathan G. Clack, Khalid Salaita, and Jay T. Groves. Electrostatic readout of DNA microarrays with charged microspheres. Nature Biotechnology, 2008; DOI: 10.1038/nbt1416

По материалам:
DOE/Lawrence Berkeley National Laboratory


04.07.2008

Cbio


Привязка к разделам:  Биотехнологии | Новости науки

Назад