RSS

Беспилотный КамАЗ - это сильно!

Несмотря на, кризис и экономические санкции о…

Папа Римский Франциск: теории эволюции и бо…

На аудиенции в Ватикане верховный иерарх Като…

Почему мы спим? Какие процессы проходят во вр…

Врачи отмечают, что во сне происходит рост и …

Путешествие во времени Стивена Хокинга

Возможности человеческого мозга безграничны и…

«
»
TwitterFacebook
Время НеоГенетика Нано Новости наукиНанотехнологии позволят прочитать геном быстро и дешево

Нанотехнологии позволят прочитать геном быстро и дешево

Американские ученые изобрели новый способ прочтения ДНК, позволяющий обойтись в 10 тыс. раз меньшим объемом материала. Новая технология позволит радикально сократить затраты на прочтение генома.

Как показали первые предварительные эксперименты американских и израильских ученых, новая технология позволит в будущем избежать такой важной предварительной операции, как размножение перед анализом молекул ДНК. А это, в свою очередь, обещает радикально сократить затраты времени и средств как на упрощенное полномасштабное прочтение генома, так и на уже ставшие рутиной анализы с целью выявления возбудителей болезни.

Секвенирование ДНК – это выяснение того, в каком порядке состыкованы вместе нуклеотиды, те строительные блоки, из которых собрана хранящая всю информацию о работе клетки молекула. И чем быстрее, точнее и дешевле удается это сделать, тем больше информации можно получить как об отдельной клетке, так и об организме в целом.

Читая гены

Для прорыва в медицине необходимы два условия. Первое – это знание о том, какие гены за что отвечают и как вариации в них могут сказываться на протекании болезней, переносимости лекарств и даже на врожденных способностях к обучению и принятию быстрых решений. Гены могут рассказать о предрасположенности к раку и указать на то, что определенный препарат на данном больном лучше не применять. Знание собственного генома может помочь в профилактике заболеваний… Но для начала надо прочитать молекулу ДНК.

Прочтение это бывает разным. Например, в проекте Курчатовского института, который на прошлой неделе объявил о прочтении (секвенировании) первого русского генома, речь шла о полной нуклеотидной последовательности. Ученые прочитали «генетическую книгу» побуквенно. Если развивать книжную аналогию, то исследователи получили отсканированную и распознанную книгу. А вот в целом ряде случаев медики и биологи ограничиваются неполным прочтением, равносильным беглому просмотру толстого тома по диагонали, с перелистыванием страниц. Что тоже не так уж и мало: если понимать написанное в книге, то и знание 10% текста может пригодится.

Но чтобы понять хотя бы и одну сотую процента, надо уметь читать. Применительно к ДНК – секвенировать ее, восстанавливать нуклеотидную последовательность. Понимание «написанного», анализ генов и их функций – это все отдельные вопросы, которые без отработанных методик секвенирования практически лишены смысла.

Прочесть по обрывкам

Процесс чтения ДНК затруднен тем, что напрямую подсмотреть то, в какой последовательности следуют друг за другом нуклеотиды, нельзя. Можно лишь посмотреть, какой нуклеотид находится на конце вновь синтезированной цепочки, то есть можно узнать лишь последнюю букву в книге или на обрывке страницы.

Поэтому ученым пришлось изобрести разные способы, основанные на сложных последовательностях реакции – двойную спираль ДНК сначала расплетают на две одинарные, потом каждую из них достраивают снова до двойной, причем с нарезанием на множество мелких фрагментов. Из полученной «кучи обломков» ученые уже собирают и цельную цепочку, причем без высокоточного современного оборудования такая задача невозможна. Да и с оборудованием решение нельзя назвать простым и очевидным: даже черновое прочтение генома обойдется в десятки тысяч долларов.

Нанотехнологии

Ученые из Бостонского университета совместно с коллегами из Израиля нашли способ поставить на службу генетике нанотехнологии. Они обнаружили и описали на страницах журнала Nature Nanotechnology следующий эффект: микроскопическая пора в тонкой мембране способна втягивать в себя молекулу ДНК из соляного раствора за счет электростатических сил.

Электростатические силы, возникающие из-за того, что разные участки молекулы имеют электрический заряд, способны извлечь молекулу из раствора и протащить ее через пору в мембране – как нитку через игольное ушко. А далее возможно организовать уже и прочтение нуклеотидной последовательности, причем ограничившись куда меньшим количеством молекул ДНК, поскольку они будут не рассредоточены по всему раствору, а втянуты для анализа в ограниченное пространство.

Впрочем, до работающего на новом эффекте и стоящего на лабораторном столе клиники сканера пока далеко.

Нанотехологии, если под ними подразумевается не просто создание каких-то материалов с заданными свойствами (например, особо прочный пластик, в производство которого вложилась корпорация «Роснано»), а создание микроскопических устройств, еще только делают первые шаги.

В будущем на основе новой технологии могут появиться компактные сканеры для точной постановки диагнозов прямо на дому, а чтение человеческого генома, которое и так дешевеет буквально с каждым месяцем, станет столь же рутинным, как и сложный, но доступный в большинстве поликлиник анализ крови.

Алексей Тимошенко
Источник gzt.ru

Человек

Планета

Время

Космос

Технологии