Effektive Methode zur DNA-Sequenzierung entdeckt

Biomediziner der Boston University haben eine effektive und vor allem kostengünstigere Methode gefunden, um in Zukunft DNA zu sequenzieren. In einer Studie, die im aktuellen Fachmagazin Nature Nanotechnology publiziert wurde, beschreibt das Forscherteam um Amit Meller wie die neue Methode, bei der auch deutlich weniger DNA-Substanz benötigt wird, funktioniert.

Bei der neuen Sequenzierungsmethode transportieren elektrische Felder lange Stränge von DNA durch vier Nanometer große Poren. Der Vorgang sei ähnlich wie „einen Faden in eine Nadel einzufädeln.“ Die Methode nutzt sensitive elektrische Spannungen um einzelne DNA-Moleküle zu erfassen, wenn sie durch die Nanoporen wandern.

Kleinere Mengen Erbgut reichen aus

„Die aktuelle Studie zeigt, dass wir viel kleinere Mengen an sequenzierfähigem Material brauchen als bisher“, so Meller. „Wenn man nun beginnt Genome zu sequenzieren oder Genprofile herzustellen und die Nanoporen nutzt, könnten sie auf unseren Nanoporen-Einfang setzen, um die Zahl der Kopien zu verringern, die sonst für diese Maßnahmen gebraucht werden.“

Bei derzeitigen Sequenzierungstechniken wird das Erbgut so stark vervielfältigt, dass eine Kette entsteht, die lang genug ist, um sie zu lesen. Nachteile dabei sind der große Zeitaufwand und hohe Kosten. Zudem sind einige der Moleküle ähnlich wie Fotokopien von Fotokopien qualitativ sehr schlecht.

Nanowelt folgt eigenen Gesetzen

Meller und sein Team, dem auch Kollegen von der New York University und der Bar-Ilan University in Israel angehören, haben elektrische Felder, die am Mund der Nanoporen vorhanden sind, nutzbar gemacht, um lange negativ geladene DNA-Stränge anzuziehen. Die werden dann durch die Nanoporen geführt, wo die DNA-Sequenz erfasst wird. Da die DNA aus einer bestimmten Distanz zu den Nanoporen gezogen wird, sind viel weniger Kopien des Moleküls erforderlich.

Bevor die Forscher diese Methode entwickelt haben, mussten sie sich mit den elektro-physikalischen Vorgängen der Nanotechnologie auseinandersetzen. Dort gelten nicht notwendigerweise dieselben mathematisch-physikalischen Gesetze wie in der „großen Welt“. Sie machten die kontraintuitive Entdeckung, dass je länger der DNA-Strang war, desto schneller er die Porenöffnung fand.