Het sequencen van DNA-basenparen - de individuele moleculen waaruit DNA bestaat - is van cruciaal belang voor medische onderzoekers die werken aan gepersonaliseerde geneeskunde. kunnen isoleren, studie en sequentie van deze DNA-moleculen zou wetenschappers in staat stellen diagnostische testen op maat te maken, therapieën en behandelingen op basis van de individuele genetische samenstelling van elke patiënt.

Maar individuele moleculen kunnen isoleren, zoals DNA-basenparen, die slechts twee nanometer breed zijn - of ongeveer 1/50, 000ste van de diameter van een mensenhaar – is ongelooflijk duur en moeilijk te controleren. In aanvulling, het bedenken van een manier om DNA-moleculen in hun natuurlijke waterige omgeving te vangen, maakt de zaken nog ingewikkelder. Wetenschappers hebben het afgelopen decennium geworsteld met het isoleren en opsluiten van individuele DNA-moleculen in een waterige oplossing door te proberen het door een klein gaatje ter grootte van DNA te halen, een "nanoporie, " die buitengewoon moeilijk te maken en te controleren is.

Nu heeft een team onder leiding van onderzoekers van Yale University bewezen dat het isoleren van individuele geladen deeltjes, zoals DNA-moleculen, is inderdaad mogelijk met behulp van een methode genaamd "Paul trapping, " die oscillerende elektrische velden gebruikt om de deeltjes te beperken tot een ruimte van slechts nanometers groot. (De techniek is genoemd naar Wolfgang Paul, die de Nobelprijs voor de ontdekking won.) Tot nu toe, wetenschappers hebben alleen Paul-vallen kunnen gebruiken voor deeltjes in een vacuüm, maar het Yale-team was in staat om een ​​geladen testdeeltje op te sluiten - in dit geval een polystyreenkraal - met een nauwkeurigheid van slechts 10 nanometer in waterige oplossingen tussen viervoudige micro-elektroden die het elektrische veld leverden.

Hun apparaat kan op een enkele chip worden geplaatst en is eenvoudig en goedkoop te vervaardigen. "Het idee zou zijn dat artsen een klein druppeltje bloed van patiënten kunnen afnemen en er diagnostische tests op kunnen uitvoeren daar in hun kantoor, in plaats van het naar een laboratorium te sturen waar testen dagen kan duren en duur is, " zei Weihua Guan, een afgestudeerde student aan de Yale-ingenieur die het project leidde.

Naast diagnostiek, deze "lab-on-a-chip" zou een breed scala aan toepassingen hebben, Guan zei, zoals het kunnen analyseren hoe individuele cellen reageren op verschillende stimulatie. Hoewel er nu verschillende andere technieken voor celmanipulatie beschikbaar zijn, zoals optische pincetten, de aanpak van het Yale-team werkt eigenlijk beter naarmate de doelen kleiner worden, in tegenstelling tot andere benaderingen.

Het team, wiens bevindingen verschijnen in de vroege editie van 23 mei van de Proceedings van de National Academy of Sciences, gebruikte geladen polystyreenkralen in plaats van echte DNA-moleculen, samen met een tweedimensionale val om te bewijzen dat de techniek werkte. Volgende, ze zullen werken aan het creëren van een 3D-val met behulp van DNA-moleculen, die, op twee nanometer, zijn zelfs kleiner dan de testparels. Ze hopen op een werkende, 3D-val met DNA-moleculen in de komende twee jaar. Het project wordt gefinancierd door een programma van de National Institutes of Health dat tot doel heeft het volledige genoom van een patiënt te sequensen voor minder dan $ 1, 000.

"Dit is de toekomst van gepersonaliseerde geneeskunde, ' zei Guan.