DNA w kodzie kreskowym

Nowa technika identyfikacji genetycznej została rozwinięta w laboratoriach szwedzkich i duńskich. Nasz genom może więc zostać zapisany jak na mapie poprzez nanofluidy pod postacią 46 kodów kreskowych, tak samo jak chromosomy. DNA jest narzędziem bardzo cennym w wielu dziedzinach: w medycynie, do wykrywania chorób genetycznych albo czynników infecji, ale także dla wymiaru sprawiedliwości, ponieważ pozwala indentyfikować nieodwołalnie sprawców zbrodni.

Od czasu, kiedy odkryto DNA, metody identyfikacji jego sekwencji przeszło od etapu wręcz rzemieślniczego, z sekwencjonowaniem jedynie kilu setek nukleotydów dziennie, czyli tak zwana metoda Maxam-Gilberta, do metod praktycznie na skalę przemysłową, metod automatycznych, gdzie maszyny są w stanie przebadać 600 000 000 par podstaw, czyli tak zwane pirosekwencjonowanie 454.

Nowa technologia właśnie się narodziła, jest ona w dodatku bardzo szynka i mało kosztowna, a pozwoli ona być może na przyśpieszenie procesu otrzymywania informacji genetycznych. Poza tym, technika ta jest bardzo precyzyjna, ponieważ zajmuje się ona jedną jedyną cząsteczką DNA, a nie, jak to było kiedyś, całością molekuł. Technika ta, rozwinięta dzięki nanofluidom, na Uniwersytecie w Lund w Szwecji, pozwala otrzymać obraz DNA pod postacią kodów kreskowych, specyficznych dla układu nukleotydowego DNA.

Proces ten rozpoczyna się od rozłożenia i rozciągnięcia każdego z chromosomów zawartych w komórce, w swojego rodzaju nanotunelu, oznaczonego na macierzy. Następnie, proces opiera się na właściwościach fizycznych DNA. Cztery nukleotydy, podstawowe części DNA, czyli adenina, tymina, cytozyna i guanina, tworzą pary baz, które łączą dwie części DNA. Adenina paruje się z tyminą w związku bardziej labilnym i mniej stałym niż ten związek, który jest tworzony przez cytozynę oraz guaninę. 

Te różnice prowadzą do przerwania związku adenina-tynina (związek A-T), w temperaturze niższej, niż związku guanina-cytozyna (związek G-C). W zależności od zastosowanej temperatury w stosunku do danej molekuła DNA, dwa fragmenty DNA są mniej lub bardziej trwale sparowane, co przypomina nieco zepsuty zamek błyskawiczny, który otwiera się bądź zamyka w różnych miejscach.

Aby odróżnić strefy sparowane od stref otwartych, użyto szczególnej substancji fluoroscencyjnej. Substancja ta została wprowadzona w strefy o podwójnych fragmentach DNA. Fluoroscencja jest więc silniejsza w tych miejscach, gdzie dwa fragmenty są sparowane. Takie różnice we fluoroscencji występują na całej długości molekuł DNA, i właśnie te różnice rysują kod kreskowy.

Technika ta, opublikowana w dzienniku PNAS, wydaje się bardzo precyzyjna, ponieważ naukowcy porównali kody kreskowe otrzymane eksperymentalnie w ten sposób z kodami kreskowymi obliczonymi teoretycznie i odpowiadają one sobie prawie perfekcyjnie. Jednakże, otrzymano jedynie globalny obraz DNA, nie jest jeszcze możliwe określenie dokładnej sekwencji nukleotydowej.

Aczkolwiek potencjalne zastosowania tego odkrycia są naprawdę liczne: bazy danych będą być może mogły zawierać wszyskie znane DNA pod postacią kodów kreskowych, w celu ułatwienia identyfikacji wirusów bądź bakterii obecnych w ciele pacjenta. Będą być może także mogły pomóc określić anomalie chromosomowe, które są często przyczyną chorób genetycznych, porównując kod kreskowy zdrowego chromosomu z chromosomem pacjenta.

Technika ta, która pozwala zwizualizować indywidualnie każdy chromosom pojedynczej komórki, może także określać różnice genetyczne między dwiema komórkami na łonie tej samej populacji komórkowej, czyli jest to coś, co jest niewykonalne dla innych technologii sekwencjonowania. Jest to ważne na przykład dla zrozumienia odporności na leczenie komórek rakowych, których heterogeniczność genetyczna mogłaby być przyczyną.