Winziger DNA-Leser verkündet schnelles, billiges Sequencing

Die Aussicht auf bezahlbare personalisierte Medizin mit "Genomsequenzierung während des Wartens" kam dieser Woche einen Schritt näher, als eine Studie eines Physikprofessors der University of Washington zeigte, wie ein winziger Sensor im Nanobereich die Sequenz eines einzelnen DNA-Moleküls auf eine Weise ablesen kann das verspricht billig und schnell zu sein.
Solch eine Technik könnte die DNA-Sequenzierung breiter verfügbar machen und es der personalisierten Medizin ermöglichen, Individuen zu entdecken, ob sie für Krebs, Diabetes, Sucht und andere Krankheiten mit genetischen Risikofaktoren anfällig sind.
Jens Gundlach, der sich selbst als Experimentalphysiker mit Interesse an Grundlagenphysik und Biophysik bezeichnet, und Kollegen, schreiben in der Online - Ausgabe vom 26. März über ihre Arbeit Natur Biotechnologie.
Sie beschreiben, wie sie durch Anfügen eines molekularen Motors an eine Proteinnanoporenöffnung einen DNA-Strang erhalten, der sich durch die Pore ein Nucleotid nach dem anderen bewegt, wodurch sie die winzigen charakteristischen Ionenströme jedes Nucleotids in einer Art und Weise erinnern können der alten Ticker-Bandmaschinen, die zum Lesen von Informationen verwendet wurden, die auf Telegraphenleitungen übertragen wurden.
Gundlach sagte den Medien, ihre Arbeit zeige einen "klaren Weg zu einer funktionierenden, leicht zu produzierenden Sequenzierungsplattform".
In ihrer Arbeit beschreibt das Team mithilfe der neuen Nanopore-Technik sechs bereits bekannte DNA-Sequenzen mit einer Länge von 42 bis 53 Nukleotiden.
Sie hatten die Proteinnanopore bereits genetisch aus einem Bakterium mit der Bezeichnung Mycobacterium smegmatis porin A (MspA), die eine Öffnung von etwa einem Milliardstel eines Meters hat, gerade groß genug, um einen einzelnen DNA-Strang passieren zu lassen.
Sie umschlossen die MspA-Pore in einer Lipid-Doppelschichtmembran und badeten das Ganze in Kaliumchlorid. Anlegen einer Spannung an die Membran erzeugt einen Ionenstrom, der durch die Proteinpore fließt, so dass, wenn Moleküle durch die Öffnung hindurchgehen, sie eine kleine, aber detektierbare Stromänderung erzeugen.
Die Idee der Nanopore-Technologie, eine schnellere und billigere DNA-Sequenzierung zu erreichen (sie reduziert die Anzahl der erforderlichen Schritte, beispielsweise beim Lesen des Genoms einer Person), ist nicht neu. Es gibt viele private und akademische Forschungszentren, die daran arbeiten.
Was dieses System jedoch unterscheidet, ist, dass es dem DNA-Strang ermöglicht wird, durch ein Nukleotid gleichzeitig in einem Tempo zu ziehen, das langsam genug ist, um jedes der vier DNA-Nukleotide Cytosin, Guanin, Adenin oder Thymin aus seiner charakteristischen Ionenstrom-Signatur zu identifizieren .
Frühere Systeme waren nicht in der Lage, zwischen den vier verschiedenen Nukleotiden zu unterscheiden.
Gundlach sagte:
"Der Motor zieht den Strang mit einer handlichen Geschwindigkeit von mehreren zehn Millisekunden pro Nukleotid durch die Pore, was langsam genug ist, um das aktuelle Signal ablesen zu können."
Das Team hat den Motor aus einem Virus-Replikationsenzym namens Bakteriophagen-DNA-Polymerase (DNAP) phi29 hergestellt.
Forscher an der Universität von Kalifornien, Santa Cruz hatten einen Motor mit diesem Enzym versucht, aber sie verwendeten eine andere Pore, die die Nukleotide nicht unterscheiden konnte.
Das Team schlägt vor, dass die Technik verwendet werden könnte, um epigenetische Veränderungen in der DNA zu erkennen. Epigenetische Veränderungen sind wichtig für Dinge wie Krebs: Sie zeigen, wie die Anweisungen in der DNA in Zellen unterschiedlich exprimiert werden können.
Die Fähigkeit, epigenetische Veränderungen zu erkennen, "ist einer der Reize der Nanoporen-Sequenzierungsmethode", sagte Gundlach.
Ein Programm des Nationalen Humangenomforschungsinstituts (NHGRI) half bei der Finanzierung der Forschung. Das Programm zielt darauf ab, einen Weg zu finden, individuelle DNA für weniger als 1.000 US-Dollar zu sequenzieren.
Grundlach sagte, das Feld sei "schnell". Wenn das NHGRI-Programm begann, wären die Kosten für eine einzelne DNA-Sequenz in sechs Zahlen ausgedrückt worden. Nun, "mit solchen Techniken könnte es zu einem 10-Dollar- oder 15-Minuten-Genomprojekt kommen", sagte er.
Geschrieben von Catharine Paddock

ADHS und Schlaflosigkeit: Ein kritischer Link?

Forscher vermuten, dass es eine stärkere Verbindung zwischen ADHS und Schlafproblemen als bisher angenommen gibt, und dass die zwei möglicherweise nicht völlig getrennte Probleme sind. Wie wichtig ist der Zusammenhang zwischen Schlaflosigkeit und ADHS? Forscher glauben, dass es mehr zu dieser Verbindung geben kann, als das Auge wahrnimmt.

(Health)

Novartis 'Probleme mit der Verpackung gehen weiter

Novartis Consumer Health hat heute einen Rückruf bestimmter OTC-Medikamente angekündigt, die schlecht verpackt waren und möglicherweise zerbrochene oder abgeplatzte Pillen sowie in Flaschen abgefüllte falsche Produkte enthalten. Eher beunruhigend für Verbraucher mit dem Risiko einer möglichen Fehl- oder Überdosis ihrer Medikamente. Jetzt scheinen die Probleme eher endemisch zu sein, wenn die FDA-Inspektion der Produktionsstätte von Novartis nach anderen Medikamenten sucht, die sich möglicherweise im Verpackungsprozess vermischt haben.

(Health)