211service.com
DNR lustas suteikia teigiamą ID
Pastaruosius penkerius metus DNR lustai buvo galinga tyrimų priemonė, duodanti daug vilčių ateityje naudoti klinikinėje aplinkoje. Šiuos mažyčius silicio ar stiklo paviršius, padengtus tūkstančiais DNR fragmentų, tyrėjai naudoja DNR mėginiuose esantiems genams atrasti. Tačiau vis dar sunkiai suvokiamas šios technologijos šventasis gralis – vienas visiškai automatizuotas delninis prietaisas arba lusto laboratorija, galinti akimirksniu analizuoti DNR iš vienos plaukų sruogos ar kraujo lašo.
Viena įmonė, žengusi didelį žingsnį šia kryptimi, yra San Diege įsikūrusi „Nanogen“. Jo „NanoChip“ šiuo metu yra vienintelė rinkoje esanti DNR mikroschema, kurioje naudojama mikrofluidika – skysčių nukreipimas ant lusto paviršiaus – ir elektroninis signalizavimas, siekiant tiksliau nustatyti genų variantus ir mutacijas. Tai gali padėti tiksliau aptikti patogenus, mikroorganizmus ar genetinių ligų potipius.
Susitikite ir rungtyniaukite
Visi DNR lustai yra pagrįsti būdinga DNR savybe: kai pažįstama dviguba spiralė padalijama per pusę, kiekviena DNR dalis bandys vėl susijungti su kita, papildoma dalimi – procesas vadinamas hibridizacija.
Įprastų DNR lustų, kaip ir tų, kurias gamina biolustų milžinė Affymetrix, paviršius paprastai yra padengtas dešimtimis tūkstančių DNR gijų, vadinamų zondais. Įprastu būdu genai iš, tarkime, vėžio naviko, pažymimi fluorescenciniais dažais ir uždedami ant lusto paviršiaus. Tie, kurie sutampa, prisiriša prie zondų, o likusieji nuplaunami. Fluorescenciniai žymenys, nuskaitomi skaitytuvu, leidžia tyrėjams nustatyti DNR sekas, sudarančias surištus genus. Šis procesas gali užtrukti iki trijų valandų.
Tačiau daugeliu atvejų mėginio geno ir jį atitinkančio zondo surišimas gali slėpti vienos ar dviejų bazinių raidžių (DNR statybinių blokų) neatitikimą. Daugeliu atvejų šis tikslumo laipsnis yra pakankamas, nes jis leidžia tyrėjams patikimai identifikuoti genus arba genų šeimas.
Tačiau kai mokslininkams reikia nustatyti tikslų geno variantą, kad būtų galima atskirti, pavyzdžiui, skirtingus ligos potipius, viena ar dvi raidės gali parodyti visą skirtumą.
Elektrinis srautas
„Nanogen“ tikisi, kad „NanoChip“ patenkins šį poreikį. Labiau specializuotas nei įprasti DNR lustai, jame naudojama mikrofluidika, elektronika ir sumani atvirkštinė inžinerija, kad būtų pasiektas tobulas derinys.
Luste mikroskysčių kanalų serija veda į centrinę šerdį, kurioje yra 99 bandymų vietos, kurių kiekvieną galima nepriklausomai valdyti elektros krūviu. Nors standartiniuose DNR lustuose yra zondai, NanoChip kasetė pristatoma tuščia ir turi būti pritaikyta. Norint paruošti lustą, DNR zondai įdedami į mikroskysčių kanalus, o bandymo vietose, kuriose bus zondai, taikomas elektros krūvis. Kadangi DNR turi įgimtą neigiamą krūvį, zondai nuleidžiami kanalais į norimas vietas.
Elektros krūvis taip pat pagreitina hibridizacijos procesą, pritraukdamas genų mėginius į zondus. Po hibridizacijos elektros krūvis pasikeičia. Lieka tik puikiai suderinti pavyzdžiai, o tada išvestis nuskaitoma pritaikytoje darbalaukio darbo vietoje. Visas procesas trunka apie 15 minučių.
Iki šiol tai davė 100 procentų tikslumą, sako Paolo Fortina, Filadelfijos vaikų ligoninės tyrėjas, naudojęs NanoChip beveik metus, visų pirma tam, kad patvirtintų DNR sekvenkerio rezultatus. Neseniai jis naudojo „NanoChip“ genų variantų ir širdies ir kraujagyslių ligų tyrimui.
Kitos platformos
Srityje, kurioje gausu eksperimentų, kitos biotechnologijų įmonės taip pat siekia sėkmės, naudodamos savo požiūrį į DNR lusto kūrimą.
„Motorola“ eSensor grupė, su kuria „Nanogen“ neseniai išsprendė ginčą dėl patentų dėl molekulinio aptikimo metodų, planuoja šį rudenį pateikti rinkai savo DNR lustą. „Motorola“ lustas naudoja elektroniką ne tam, kad padidintų greitį ir tikslumą, o identifikuotų hibridizuotą DNR be fluorescencijos. „eSensor“ mikroschemoje yra zondai, pažymėti elektronine žyma. Kai įvyksta hibridizacija, į lustą įjungiama įtampa, todėl hibridizuoti zondai išleidžia signalą.
„HandyLab“, Mičigano universiteto spinoffas, kuria mikrofluidiniu pagrindu sukurtą DNR mikroschemą, kuri, tikimasi, bus patvirtinta klinikiniam naudojimui. Kaip ir „Nanogen“, „HandyLab“ naudoja elektroninius signalus manipuliuoti skysčiais. Tačiau užuot išnaudoję būdingą neigiamą krūvį pačioje DNR, „HandyLab“ eksperimentuoja su šilumine pneumatika – elektriniu būdu įkaitina mažas oro kišenes, kad varytų skystį, tada chemiškai valdo srautą. „HandyLab“ prognozuoja savo produkto klinikinius tyrimus 2003 m.
Prinstono valstijoje, NJ įsikūrusi „Orchid Biosciences“ kuria biolusto platformą, kurią sudaro daugiapakopė mikroskysčių grandinė, skirta genų variantams ir mutacijoms aptikti. Orchid tikisi šią labai lygiagrečią platformą įtraukti į savo produktų liniją iki 2003 m.