Секвенирование через нанопоры - Секвенирование ДНК
Возможность использовать матрицы с нанопорами для быстрого секвенирования ДНК исследуется уже более 15 лет в научных центрах Европы и США. Нанопоры представляют собой наноотверстия, которые могут быть биологическими, например порообразующий белок в мембране как липидный бислой, или твердотельными (из таких синтетических мате - риалов, как нитрид кремния или графен). При секвенировании через нанопоры используется физическое различие между нуклеотидными основаниями для их идентификации в молекуле ДНК. Отрицательно заряженный одноцепочечный фрагмент ДНК длиной в несколько тысяч нуклеотидов протягивают через пору в мембране диаметром 2-5 нм, регистрируя изменение электропроводности нанопоры при помощи электродов по мере поочередного прохождения через нее нуклеотидов. Каждому типу основания соответствует свое изменение электропроводности из-за различия между ними по размерам, поэтому они закрывают пору в большей или меньшей степени и на разную продолжительность. Соответственно этому изменяется и электропроводность. Однако данная технология имеет, по крайней мере, два серьезных технических препятствия для реализации: отсутствие надежного подхода к контролю продвижения ДНК через нанопоры и технические трудности в создании достаточно малых датчиков. В одном из вариантов для замедления прохождения фрагмента ДНК через нанопоры на его конец крепят магнитную микросферу. Чтобы тянуть молекулу за микросферу, используют магнит, включенное электрическое поле в то же время тянет ДНК в противоположную сторону, затягивая ее в отверстие нанопоры. Таким образом, скорость движения ДНК через нанопоры определяется балансом этих сил. При этом чтение последовательности нуклеотидов происходит со скоростью в сотни тысяч раз быстрее, по сравнению со стандартными методами секвенирования. Секвенирование генома человека займет в этом случае всего 20 ч, поскольку многократной амплификации матрицы не понадобится. Другой предложенный фирмой "IBM" вариант технологии - "ДНК Транзистор", использует многослойную (диэлектрик-металл) мембрану. Изменение напряжения между адресными слоями металла в мембране создает электрические поля внутри нанопор, циклически включая и выключая которые можно двигать ДНК через нанопоры с шагом в один нуклеотид за цикл, улавливая датчиками разницу между возможными четырьмя вариантами оснований. Существуют также другие варианты реализации секвенирования ДНК через нанопоры, но в настоящее время научно-исследовательские разработки нанопорных секвенаторов находятся на опытно - конструкторской стадии. Недавно компания "Oxford Nanopore Technologies" заявила о том, что практически доработала технологию секвенирования на основе нанопор до ее коммерческого аппаратного воплощения. Выход первых нанопорных секвенаторов данной компании под названием "GridION" и "MinION" может состояться уже в 2015 г. Уровень ошибок данной технологии составит 0,1-1 %, а длина читаемых единичных фрагментов ДНК достигнет многих десятков тысяч нуклеотидов [22]. Это будет очередным прорывом в области секвенирования ДНК, так как время, затрачиваемое на данный процесс, и его стоимость уменьшатся на порядок. На сегодняшний день из практически реализованных методов секвенирования третьего поколения функционирует только платформа "SMRT" (Pacific Biosciences). Вероятно, через несколько лет метод секвенирования ДНК через нанопоры станет доминирующим и вытеснит практически используемые методы второго поколения.
Похожие статьи
-
Секвенирование единичных молекул в реальном времени - Секвенирование ДНК
В 2009 г. был представлен метод секвенирования "Single Molecule RealTime" (SMRT), разрабо - танный компанией "Pacific Biosciences". Секвенатор этой...
-
СОРТИРОВКА ХРОМОСОМ., СЕКВЕНИРОВАНИЕ ДНК. - Генная инженерия
Следующий метод - это метод сортировки хромосом при опмощи цитофлюрометрии. Этот метод может быть использован в двух разных целях: 1) Для идентификации и...
-
Метод Максама-Гилберта - Секвенирование ДНК
За 20 с лишним лет, прошедших с момента разработки метода определения нуклеотидной последовательности ДНК с помощью ограниченной химической модификации...
-
Пиросеквенирование - Секвенирование ДНК
Пиросеквенирование -- это метод секвенирования ДНК (определение последовательности нуклеотидов в молекуле ДНК), основанный на принципе "секвенирование...
-
Высокопроизводительное пиросеквенирование ДНК - Секвенирование ДНК
В 2004 г. компания "454 Life Sciences" дополнила метод пиросеквенирования возможностями современных технологий. Основой модификации явилось использование...
-
"Классический" метод Сэнгера (ферментативный) - Секвенирование ДНК
В настоящее время "метод терминации цепи", или "дидезокси метод", разработанный в 70-х гг. прошлого века Фредериком Сэнгером, является самым...
-
Циклическое лигазное секвенирование - Секвенирование ДНК
В 2007 г. компанией "Applied Biosystems" (теперь входит в состав корпорации "Life Technologies") была представлена платформа "SOLiD" на основе технологии...
-
Принцип секвенирования ДНК по Максаму-Гилберту - Секвенирование ДНК
В основе метода секвенирования ДНК путем химической деградации лежит ограниченное расщепление меченого фрагмента ДНК под действием специфических...
-
Весь процесс от отбора биологического материала до установления последовательности ДНК, включая стадию подготовки пробы, я разделил на четыре основных...
-
Методы расшифровки нуклеотидной последовательности нуклеиновых кислот в отечественной литературе принято называть методами секвенирования. молекулярный...
-
Суточное мониторирование АД - Эссенциальная артериальная гипертензия (гипертоническая болезнь)
В последние годы в кардиологических клиниках все чаще применяют различные автоматические системы длительного мониторного наблюдения за суточными...
-
ДНК-маркеры - Методы исследования популяции человека
Для изучения структуры генофонда и этногенеза современных популяций человека в качестве первых молекулярно-генетических маркеров стали использовать...
-
Методы сбора и учета численности летающих насекомых - Изучение лесных беспозвоночных
Существует множество методик лова летающих беспозвоночных животных, однако практически ни одна из них не дает данных о плотности населения животных на...
-
Основные методы, которые были использованы при исследовании видов рода Amanita Fr. - это среднемасштабный маршрутный метод исследования микобиоты и...
-
Лечение алкоголизма - Алкоголизм как заболевание
В лечении алкоголизма выделяют несколько ключевых моментов: § Медикаментозное лечение -- применяется для подавления алкогольной зависимости и устранения...
-
В настоящее время в систематике бактерий осуществляется пересмотр сложившихся представлений, который благодаря своему бурному характеру и значению...
-
Материал и методы исследования - Фауна рыб нижнего течения реки Гайва
Материал для данной работы был собран на р. Гайва Пермского края в весеннее-летне-осенний период с 6 мая по 11 сентября 2015 года, как во время...
-
Законы наследственности, Достижения современной цитологии - Цитологические исследования
Второй этап в развитии цитологии как науки охватывает 1900-1935. Он наступил после того, как в 1900 были вторично открыты основные законы...
-
Не существует таких явлений природы, технических или социальных процессов, которые были бы предметом изучения математики, но при этом не относились бы к...
-
Транспорт питательных веществ в бактериальную клетку - Физиология микроорганизмов
Пассивный - облегченная диффузия, в следствии разности концентрации питательных веществ, без затрата энергии. Отвечает за транспорт цитоплазматическая...
-
Выращивание тканей, Кожа - Тканевая инженерия в медицине
Выращивание простых тканей - уже существующая и использующаяся в практике технология Кожа Восстановление поврежденных участков кожи уже является частью...
-
Методы биологических исследований - Аналогия и моделирование в биологических исследованиях
Когда мы говорим о биологии, мы говорим о науке, которая занимается исследованием всего живого. Все живые существа, включая ареал их обитания, изучаются....
-
Иммуноэлектрофорез - Производство биоферментных препаратов
(ИЭФ) -- метод исследования антигенного состава биологических материалов, сочетающий электрофорез и иммунодиффузию. Впервые описан Грабаром и Уильямсом в...
-
Факторы популяционной динамики, Инбридинг - Генетические процессы в популяциях
Инбридинг Понятие "инбридинг" широко используется в популяционной генетике при описании особенностей генетической структуры популяций. Случайное...
-
Вакцины и анатоксины ОФС.1.7.1.0004.15 - Производство биоферментных препаратов
Настоящая общая фармакопейная статья распространяется на иммунобиологические лекарственные препараты (ИЛП) - вакцины и анатоксины, содержащие компоненты,...
-
Люминесцентные зонды и метки - Фотохимические превращения ДНК. Люминесцентные метки и зонды
В медицине используется применение специальных флуоресцирующих молекул, добавляемых к исследуемым биологическим системам извне, в которых они...
-
Сшивки с белками - Фотохимические превращения ДНК. Люминесцентные метки и зонды
При наличии на поверхности носителя функциональных групп, способных вступать в химические реакции с функциональными группами фермента с образованием...
-
Доказательный медицина лечебный терапевтический К последней четверти двадцатого столетия сложилась такая ситуация, когда каждые 5 лет объем медицинской...
-
Функции биологических мембран - Функции биологических мембран. Ионные каналы мембран
Функции биологических мембран следующие: 1. Отграничивают содержимое клетки от внешней среды и содержимое органелл от цитоплазмы. 2. Обеспечивают...
-
Б. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ КЛЕТКИ - Основные положения учения о клетке
1) Методы исследования структурной организации клетки. Световая микроскопия. * Получение четких изображений мелких (недоступных человеческому глазу)...
-
Методы лабораторной диагностики инфекционных заболеваний - Частная микробиология
Существует 5 основных методов диагностики: 1) микроскопический -- позволяет обнаружить возбудителя непосредственно в материале, взятом от больного. Для...
-
Клинический диагноз и его обоснование - Вирусный гепатит
С учетом предварительного диагноза и дополнительных методов исследования ставим клинический диагноз: Вирусный гепатит А. Желтушная форма. Средняя степень...
-
Как управлять памятью - Технологии изучения клеточных механизмов памяти
Что, если создать трансгенных мышей, у которых, как и у уже рассмотренных, промотор немедленных ранних генов находится под контролем системы tTA-tetO или...
-
Методы выявления биопленок - Использование микробных биопленок в промышленности
В настоящее время наиболее надежным методом подтверждения наличия микробной биопленки является специальная микроскопия. В первую очередь это конфокальное...
-
Биотехнические аспекты анализа информации - Научные основы приборостроение в медицине
В последние годы вопросы автоматизации управления состоянием биологических объектов, включая процесс лечения пациентов, а также тесно связанные с ними...
-
Генетические методы изучения биопленок - Использование микробных биопленок в промышленности
Для выявления генов, участвующих в генетическом контроле любого процесса, используются методы направленного и ненаправленного (инсерционного)...
-
Разнообразные методы медико-генетической диагностики являются своеобразной формой реализации евгенических идей. В настоящее время методы генетической...
-
Методика выделения ДНК зависит от состава и характера используемого источника (ткани животных или растений, микроорганизмы, вирусы). Для лабораторного и...
-
Анти НАV - положителна, Дифференциальная диагностика - Вирусный гепатит
Резюме: Исходя из данных проведенных лабораторно-инструментальных методов исследования можно с уверенностью поставить окончательный диагноз, так как из...
-
Методы исследования Испытуемым на первом этапе было предложено ответить на вопросы о заинтересованности в психотерапии: - Хотите ли Вы обратиться к...
Секвенирование через нанопоры - Секвенирование ДНК