Wetenschappers in Japan hebben een manier ontwikkeld om DNA te versterken op een schaal die geschikt is voor gebruik in de opkomende gebieden van op DNA gebaseerde computers en moleculaire robotica. Door zeer gevoelige nucleïnezuurdetectie mogelijk te maken, hun methode zou de diagnostiek van ziekten kunnen verbeteren en de ontwikkeling van biosensoren kunnen versnellen, bijvoorbeeld, voor voedsel- en milieutoepassingen.

Onderzoekers van het Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech), Abbott Japan Co., Ltd, en de Universiteit van Elektro-Communicatie, Japan, rapporteren een manier om een ​​miljoenvoudige DNA-amplificatie en gerichte hybridisatie te bereiken die werkt bij lichaamstemperatuur (37°C/98,6°F).

De methode, genaamd L-TEAM (Low-TEmperature AMplification), is het resultaat van meer dan vijf jaar onderzoek en biedt verschillende voordelen ten opzichte van traditionele PCR, de dominante techniek die wordt gebruikt om DNA-segmenten van belang te amplificeren.

Met zijn gebruiksvriendelijke, "one-pot" ontwerp, L-TEAM vermijdt de noodzaak van verwarmings- en koelingsstappen en gespecialiseerde apparatuur die gewoonlijk wordt geassocieerd met PCR. Dat betekent dat het een efficiënte, goedkope methode die in belangrijke mate eiwitdenaturatie kan voorkomen, waardoor een nieuwe route wordt geopend naar realtime analyse van levende cellen.

In hun studie gepubliceerd in Organische en biomoleculaire chemie , de onderzoekers introduceerden synthetische moleculen genaamd vergrendelde nucleïnezuren (LNA's) in de DNA-strengen, omdat bekend is dat deze moleculen helpen bij het bereiken van een grotere stabiliteit tijdens hybridisatie.

De toevoeging van LNA leidde tot een onverwachte, maar voordelig, resultaat. Het team nam een ​​verminderd niveau van "lek" -versterking waar, een type niet-specifieke amplificatie dat al lang een probleem is in DNA-amplificatieonderzoeken, omdat het kan leiden tot een fout bij de diagnose van de ziekte, dat is, een vals positief.

"We waren verrast om het nieuwe effect van LNA te ontdekken bij het overwinnen van het veelvoorkomende lekprobleem bij DNA-amplificatiereacties, " zegt Ken Komiya, assistent-professor aan de Tokyo Tech's School of Computing. "We zijn van plan om de mechanismen achter lekversterking in detail te onderzoeken en de gevoeligheid en snelheid van L-TEAM verder te verbeteren."

In de nabije toekomst, de methode zou kunnen worden gebruikt om korte nucleïnezuren zoals microRNA te detecteren voor medische diagnostiek. Vooral, het zou point-of-care-testen en vroege ziektedetectie kunnen vergemakkelijken. MicroRNA's worden nu steeds meer erkend als veelbelovende biomarkers voor het opsporen van kanker en kunnen de sleutel zijn tot het blootleggen van vele andere aspecten van de menselijke gezondheid en milieuwetenschap.

In aanvulling, Komiya legt uit dat L-TEAM de weg vrijmaakt voor praktisch gebruik van DNA-computing en DNA-gestuurde moleculaire robotica. "De oorspronkelijke motivatie achter dit werk was de constructie van een nieuwe versterkte module die essentieel is om geavanceerde moleculaire systemen te bouwen, " zegt hij. "Zulke systemen kunnen inzicht verschaffen in het werkingsprincipe achter levende wezens."