O sequenciamento de DNA é o núcleo por trás de descobertas importantes na medicina e na biologia. Por exemplo, a seqüência completa do genoma de um indivíduo fornece importantes indicadores e diretrizes para o diagnóstico médico e de saúde. Até agora, o principal obstáculo tem sido o custo e a velocidade de obtenção de sequências de DNA de alta precisão. Embora numerosos avanços tenham sido feitos nos últimos 10 anos, os instrumentos mais atuais de alto rendimento de sequenciação dependem de técnicas óticas para a detecção dos quatro blocos de construção de DNA: A, C, G e T. Para melhorar ainda mais a capacidade de medição, foi desenvolvida a sequenciação de DNA eletrônica a partir de um conjunto de moldes de DNA.
Recentemente, foi demonstrado que o DNA pode ser introduzido através de poros de proteína em nanoescala sob uma corrente elétrica aplicada para produzir sinais eletrônicos a nível de uma única molécula. No entanto, devido aos quatro nucleotídeos serem muito semelhantes nas suas estruturas químicas, eles não podem ser facilmente distinguidos utilizando esta técnica. Assim, a pesquisa e desenvolvimento de uma plataforma de sequenciamento de uma única molécula de DNA de forma eletrônica é uma área ativa de investigação e tem o potencial de produzir um sequenciador de DNA capaz de decifrar o genoma para a medicina personalizada e de investigação biomédica básica.
Uma equipe de pesquisadores da Universidade de Columbia, dirigida pelo Dr. Jingyue Ju (Samuel Ruben-Peter G. Viele Professor de Engenharia, professor de Engenharia Química e Farmacologia, diretor do Centro de Tecnologia e Engenharia Biomolecular do Genoma), com os colegas no Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST), liderada pelo Dr. John Kasianowicz (membro da Sociedade americana de Física), desenvolveram uma nova abordagem para a seqüência de DNA em nanoporos eletronicamente a nível de uma única molécula com uma única base de resolução. Este trabalho, intitulado “PEG-Labeled Nucleotides and Nanopore Detection for Single Molecule DNA Sequencing by Synthesis” já está disponível em Scientific Reports (2, 684 DOI:10.1038/srep00684, 2012) do grupo da Nature.
Esquema de sequenciamento de uma única molécula de DNA por um nanoporo com nucleotídeos marcados com fosfato. Cada um dos quatro nucleótidos irá carregar uma marcação diferente. Durante o sequenciamento, estas etiquetas, ligada através do terminal-fosfato do nucleótido, vai ser libertado para o nanoporo, quando vai produzir assinaturas únicas para a determinação da sequência. Uma grande variedade de tais nanoporos levará a sequenciação de DNA de alto rendimento.
Fonte: engineering.columbia.edu
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