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Posted in | Bionanotechnology

生物物理学家林赛引入低成本技术读脱氧核糖核酸排序

Published on November 15, 2010 at 1:20 AM

扭转,脱氧核糖核酸分子这结构上楼面布置图的象梯子的表单人生包含信息宇宙重要对人类健康。

极大工作成绩在解密被投资了基因代码,包括,最著名,人类染色体项目。 然而,读一些 three-billion 核苷酸的进程 “信函”显示单个的充分的染色体依然是昂贵和复杂事业。

斯图尔特林赛是生物物理学家在 Biodesign 学院在亚利桑那州立大学。

现在生物物理学家斯图尔特林赛,亚利桑那州立大学的 Biodesign 学院,通过组成脱氧核糖核酸双重螺旋基本的化工部件这核苷酸基础的识别展示了可能导致迅速,低成本读全部的染色体的一个技术。 脱氧核糖核酸排序的一个价格合理的技术是医学的一个极大的进展,允许定期临床基因组筛选诊断目的; 自定义适应配药的新一代的设计; 并且提高对病毒或细菌感染的蜂窝电话阻力的基因组甚而修补。

林赛是物理和化学的 ASU 董事的教授和卡森总统 Biodesign 学院的中心的主席以及主任唯一分子生物物理学。 他的组的研究出现于日记帐本质纳米技术的现期杂志。

读脱氧核糖核酸编码的林赛的技术依靠叫作数量的问题一个根本属性挖洞,运行在这个亚原子的缩放比例。 根据量子论,象电子的基本粒子可能做一些非常奇怪和反直观的事,公然违抗古典物理原理。 这样亚原子,数量实体拥有一个微粒和波形的本质。 一部分的此的结果是电子有移动的某个概率从障碍的一个端向其他,不管这样障碍的高度或宽度。

卓越地,既使当这个障碍的势能超出这个微粒的动能,电子可能完成此技艺。 这样工作情况叫作挖洞的数量,并且电子流是挖洞当前。 挖洞被限制对隧道连接点应该能读基本一个的脱氧核糖核酸小的小的距离如此 (每次有四他们在这个 gentic 编码, A, T, C 和 G) 没有从侧的基础的干涉。 但是对距离的同一区分意味着脱氧核糖核酸的振动或者干预水分子,破坏挖洞信号。 因此林赛组开发了 “识别分子” “抓住”每个基础反过来,抓住这个基础读出信号的电极。 他们叫此新的方法 “识别挖洞”。

当前文件在本质纳米技术方面向显示在脱氧核糖核酸链子里面的唯一基础可能的确读与挖洞,不用从相邻的基础的干涉。 每个基础生成服务识别每个基础一个特殊范围的一个明显的电子信号、当前峰值和频率。 惊奇地,这个技术甚而认可本质有时使用优化基因表达式的小的化学变化,这个所谓的 “外成”编码。 当单个的基因代码相同在每个细胞方面时,这个外成编码是组织在单个的生活期间,并且细胞特定和不同于这条染色体, epigenome 可能回应环境更改。

要读脱氧核糖核酸的更长的长度,林赛的组工作耦合挖洞读出到脱氧核糖核酸被扯拽的 nanopore-a 微小的漏洞,每次一个基础,由一个电场。 本文在本质纳米技术方面有某事也是说关于此问题。 “总是相信通过脱氧核糖核酸的问题 nanopore 是它通过那么迅速飞行没有时间读这个顺序”林赛说。 惊奇地,在 Nanture 纳米技术文件报告的挖洞信号持续一长定期接近一秒钟每个读的基础。

要测试此结果,林赛合作与同事,罗伯特 Ros,评定多么一个必须艰苦拉中断一个脱氧核糖核酸基础的复杂加上识别分子。 他们执行此与一个基本强制显微镜。 “这些评定确认了复杂的长的寿命,并且向显示读数时间可能由小的另外的拉的强制的应用加速”任意说 Ros。 “因而这个阶段为结合挖洞被设置读与通过脱氧核糖核酸 nanopore”说林赛的设备。

排序通过挖洞的识别,如果证明的成功全部的染色体读数的,在费用能表示大量的储蓄和有希望地,及时。 典型地排序脱氧核糖核酸现有的方法依靠剪切这个充分的分子到组件位,分开剪断补充基础梯子和读这些片段的千位。 以后,必须在大量计算能力的帮助下缜密重新召集部分。 “这个外成编码的直接读出把握这个关键对知道细胞用不同的组织为什么是不同的,尽管有同一条染色体”林赛添加,在新的能力的参考读与挖洞的外成修改。

在排序的应用由识别可能成为一个临床事实前,林赛强调工作留待去执行。 “现在,我们可以只读二个或三个基础作为在他们的挖洞探测偏差,并且有些基础比其他更加准确地被识别”,他说。 然而,当识别分子的下一代被综合,这个组盼望此改善。

或许 “基本的物理现在是被展示的”林赛说,添加 “它很快将是可能合并这些原则到大量生产的计算机芯片里”。 “染色体的”日在膝上型计算机的也许来快比以前认为可能。

来源: http://www.asu.edu/

Last Update: 11. January 2012 18:21

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