Kanker vroeg opsporen, net zoals veranderingen beginnen in het DNA, zou de diagnose en behandeling kunnen verbeteren en ons begrip van de ziekte kunnen vergroten. Een nieuwe studie door onderzoekers van de Universiteit van Illinois beschrijft een methode om te detecteren, tellen en in kaart brengen van kleine toevoegingen aan DNA, methyleringen genaamd, wat een waarschuwing kan zijn voor kanker, met ongekende resolutie.

De methode haalt DNA-strengen door een klein gaatje, een nanoporie genoemd, in een atomair dunne laag materiaal waar een elektrische stroom doorheen loopt. De studie werd gepubliceerd in het eerste nummer van het tijdschrift npj 2D-materialen en toepassingen , een nieuw tijdschrift van Nature Press.

"Een of enkele methyleringen is niet erg, maar als het er veel zijn en ze dicht bij elkaar staan, dan is het slecht " zei studieleider Jean-Pierre Leburton, een professor in elektrische en computertechniek in Illinois. "DNA-methylatie is eigenlijk een startproces voor kanker. Dus we willen detecteren hoeveel er zijn en hoe dicht ze bij elkaar zijn. Dat kan ons vertellen in welk stadium de kanker zich bevindt."

Andere pogingen om nanoporiën te gebruiken om methylering te detecteren, waren beperkt in resolutie. Onderzoekers beginnen met het ponsen van een klein gaatje in een vlakke plaat materiaal van slechts één atoom of molecuul dik. De porie wordt ondergedompeld in een zoutoplossing en een elektrische stroom wordt toegepast om het DNA-molecuul door de porie te drijven. Duikt in de huidige alarmerende onderzoekers dat er een methylgroep doorheen gaat. Echter, als twee of drie dicht bij elkaar staan, de porie interpreteert het als één signaal, aldus Leburton.

De Illinois-groep probeerde een iets andere aanpak. Ze brachten een stroom rechtstreeks aan op het geleidende vel rond de porie. Werken met Klaus Schulten, een professor in de natuurkunde in Illinois, De groep van Leburton aan het Beckman Institute for Advanced Science and Technology in Illinois gebruikte geavanceerde computersimulaties om te testen hoe stroom op verschillende platte materialen wordt toegepast. zoals grafeen en molybdeendisulfide, terwijl er gemethyleerd DNA doorheen werd geregen.

"Onze simulaties geven aan dat het meten van de stroom door het membraan in plaats van alleen de oplossing eromheen veel nauwkeuriger is, "Zei Leburton. "Als je twee methyleringen dicht bij elkaar hebt, zelfs slechts 10 basenparen verwijderd, je blijft twee dips zien en geen overlapping. We kunnen ook in kaart brengen waar ze zich op het strand bevinden, zodat we kunnen zien hoeveel het er zijn en waar ze zijn."

Leburton's groep werkt samen met medewerkers om DNA-threading te verbeteren, om ruis in het elektrische signaal te verminderen en om experimenten uit te voeren om hun simulaties te verifiëren.