Anzeige
Professor Lewis Rothberg of the University of Rochester Chemistry Department received a NYSTAR grant in August 2006 to continue working on a recent discovery by Huixiang Li, a research associate in his group: how to rapidly test DNA to improve our health and make sure we're drinking clean water and eating uncontaminated food. In fact, his new method can be used to help forensics labs identify criminals, test ponds and pools before children swim in them, and identify harmful genetic sequences in medical research, to name only a few applications. Rothberg's innovative procedure quickly and inexpensively identifies genetic sequences in any sample of DNA.
The technology is a novel fluorescent DNA screening assay, which rapidly determines whether specific DNA target sequences are present in an analyte. In simple terms, the analyte contains the DNA target sequences as well as other DNA sequences, and the assay filters out only the targets. Professor Rothberg's assay is based on the electrostatic properties of DNA.
The principle underlying the method is that single-stranded DNA and double-stranded DNA have significantly different affinities for attaching to ionically charged gold nanoparticles. Because ions have electric charges, having gained or lost electrons, they attract their opposites. An anion with a negative electric charge will attract positive charges, a cation with a positive charge will attract negative charges. Single-stranded DNA adsorbs on negatively charged citrate ions on the gold nanoparticles while double-stranded DNA does not. Given that both single-stranded and double-stranded DNA are (nominally) negatively charged, this proven phenomenon intrigues the research group.
The new assay determines whether a fluorescently-tagged short probe sequence of single-stranded DNA matches a sequence in the target analyte. When it does not, the fluorescently tagged probe adsorbs on a gold nanoparticle and its fluorescence is quenched. If the probe sequence is able to hybridize to the target, it will not adsorb on the gold and its fluorescence persists.
The new method is simple and effective. It costs very little, and it's very quick.
The most widespread and common method of screening DNA is called gel electrophoresis. Each test takes 1 hour and can cost as much as $1.00. Setting up a lab for gel electrophoresis requires a capital expenditure of $5,000. By contrast, Professor Rothberg's technique only requires 5 minutes, and it costs approximately $0.05 (literally five cents) per test. The capital expenditure to set up a lab with the new technique is only $600.
It's as simple as that, yet nobody's ever done it before. The method is so new that the University of Rochester filed patents for it in 2004 and 2006. In May 2005, Professor Rothberg created a company called Diffinity Genomics, Inc. with two partners to further study and commercialize his technique.
Professor Rothberg's method is part of a much larger process that analyzes DNA. First, a technician extracts the DNA from the blood, tissue, or food. This typically take up to an hour. Second, there is generally not enough DNA to analyze, so it must be chemically amplified. This also takes apprximately one hour. The new process comes after these two steps, saving a final hour of work for the technician, who ordinarily would be doing gel electrophoresis.
Perhaps more important than the savings in time and money, the new method works to determine single-base mutations in DNA, whereas gels cannot do this without even further processing. Professor Rothbergs concludes, "This could be very important for applications in personalized medicine where a particular DNA sequence will be linked to a prescribed therapy. In fact, we see this happening already."
For further details, see:
Li, H., Rothberg, L.J., "Label-free colorimetric detection of specific sequences in genomic DNA amplified by polymerase chain reaction," J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 10958-10961.
Li, H., Rothberg, L.J., "Rapid DNA sequence detection using selective fluorescence quenching of tagged oligonucleotide probes by gold nanoparticles," Anal. Chem. 2004, 76, 5414-5417.
Dr. Lewis Rothberg | Quelle: EurekAlert!
Weitere Informationen: chem.rochester.edu/~ljrgrp/
Weitere Berichte zu: DNA > DNA sequence > gold nanoparticle > nanoparticle > Rothberg > Rothberg'
Mütterliche Antikörper behindern Impfschutz bei jungen Katzen
22.05.2012 | Paul-Ehrlich-Institut - Bundesinstitut für Impfstoffe und biomedizinische Arzneimittel
Der nukleare GAU ist wahrscheinlicher als gedacht
22.05.2012 | Max-Planck-Institut für Chemie
Unter Federführung der Empa erscheint ein neues Standardwerk, das die europäische Forschung an Nanopartikeln vereinheitlichen soll.
Exakte Laborvorschriften zur Herstellung definierter Nanopartikel und zu deren Analytik stellen die Arbeiten auf diesem Gebiet auf eine neue Grundlage und machen sie erstmals vergleichbar. Herausgeber ist Harald Krug, Leiter des Empa-Departements «Materials meet Life».
Das neue Standardwerk soll Schluss machen mit dem «babylonischen Sprachgewirr», das derzeit noch in der Nanoforschung ...
Bei rheumatischen Erkrankungen erlauben moderne bildgebende Verfahren weit mehr als nur die Darstellung der knöchernen Gelenkstrukturen.
Mit funktionellen Untersuchungsmethoden wie der hochauflösenden Einzelphotonen-Emissions-Computertomographie (SPECT) können pathologische Knochenumbauvorgänge bereits sehr früh nachgewiesen werden, mitunter schon zu einem Zeitpunkt, zu dem selbst die MRT-Diagnostik noch unauffällig ist. Eine Studie der Universitätsradiologie Düsseldorf, die jetzt auf dem 93. Deutschen Röntgenkongress vorgestellt wurde.
In der Rheumatologie hat sich in den letzten ...
Wirkmechanismus eines der ältesten Arzneimittel der Menschheit aufgeklärt
Rizinusöl ist vor allem als effektives Abführmittel bekannt, wurde aber auch bereits in der Antike bei Schwangeren zur Förderung der Wehentätigkeit eingesetzt.
Erst jetzt ist es Wissenschaftlern vom Max-Planck-Institut für Herz- und Lungenforschung gelungen, die entscheidenden Details des Wirkmechanismus zu entschlüsseln. Verantwortlich ist demnach ein Rezeptor mit dem Namen EP3 auf ...
Pünktlich zum morgigen Weltschildkrötentag wird die Artenliste der Panzerträger um zwei Namen reicher.
Wissenschaftler des Senckenberg Forschungsinstitutes in Dresden haben gemeinsam mit einem internationalen Forscherteam zwei neue Arten der afrikanischen Gelenkschildkröte identifiziert. Die zugehörige Studie ist kürzlich im Fachjournal „Journal of Zoological Systematics and Evolutionary Research“ erschienen.
Gelenkschildkröten sind die Bewegungskünstler unter den landlebenden Schildkröten. Aufgrund eines Scharniers im Rückenpanzer können die in Afrika ...
Eine Forschungsgruppe der Universität Ulm hat einen neuartigen molekularen Schalter im Gehirn identifiziert, der eine wichtige Rolle bei der Steuerung der postnatalen Neurogenese im Gyrus dentatus spielt, der Unterregion im Hippocampus, in der lebenslang Nervenzellen aus neuralen Stammzellen gebildet werden.
„Unsere Untersuchungen beschreiben erstmals einen neuen und letztlich unerwarteten Signalweg bei der Regulation der Neurogenese im Hippocampus“, sagt Professor Stefan Britsch, Direktor des Instituts für Molekulare und Zelluläre Anatomie, der die Arbeit dieser Tage gemeinsam mit Dr. Ruth Simon im international renommierten Fachblatt EMBO-Journal veröffentlicht. An dem von der Deutschen ...
Anzeige
Anzeige

Mütterliche Antikörper behindern Impfschutz bei jungen Katzen
22.05.2012 | Biowissenschaften Chemie
Researchers Improve Fast-Moving Mobile Networks
22.05.2012 | Kommunikation Medien
New microscope uses rainbow of light to image the flow of individual blood cells
22.05.2012 | Medizintechnik
Bericht zum Lachsmanagement: Die BLE auf der NASCO-Jahrestagung
22.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten
Plagiate und wissenschaftliches Fehlverhalten
22.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten
Der IdeenPark weckt Begeisterung für Technik
22.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten