وتم تطوير هذه التكنولوجيا في كلية الهندسة الطبية الحيوية في التخنيون
طور الباحثون في كلية الهندسة الطبية الحيوية في التخنيون تقنية جديدة تتيح تحليل سلاسل الحمض النووي الجينومية الطويلة للغاية، على مستوى الجزيء الواحد. يعد مثل هذا التحليل ضروريًا للتوصيف الدقيق لجزيئات الحمض النووي، وسيؤدي في المستقبل إلى تحديد الأمراض بناءً على التغيرات في تسلسل جزيئات الحمض النووي الفردية. البحث المنشور في المقال في مجلة ACS NANO أشرف عليه البروفيسور أميت ميلر، وطالب الدكتوراه آدم زاريهان، ومديرة مختبر ميلر الدكتورة ديانا هوتنر.
يحتوي النظام الذي طوره باحثو التخنيون على نظام من القنوات المجهرية التي تسمح بتمديد متحكم لسلاسل الحمض النووي الفردية ونقلها إلى مستشعر مسامي نانومتري. وهو عبارة عن ثقب صغير يتم حفره في غشاء رقيق من السيليكون باستخدام شعاع ليزر مركّز، وقطره أصغر بـ 10,000 مرة من قطر شعرة الإنسان. عندما يتم إدخال شريط الحمض النووي في المسام، يتم سحبه بواسطة جهد كهربائي ينقله من أحد جانبي الغشاء إلى الجانب الآخر. يتيح هذا المقطع مسح بنية الحمض النووي على طول الشريط ويوفر معلومات مهمة حول خصائصه الجينية.
تم تطوير تقنية نقل الجزيئات المفردة في جهاز استشعار مسامي بواسطة البروفيسور ميلر في الماضي، وقد تم تكييفها الآن لصالح مثل هذا "المعالجة" لخيوط الحمض النووي الجيني الطويلة للغاية. هذه خيوط يتم إنتاجها مباشرة من الخلايا البشرية وتحتوي على مئات الآلاف من الأزواج الأساسية.
يعد نقل الخيوط الطويلة عبر مسام نانومتر تحديًا تكنولوجيًا معقدًا، لأن مثل هذه الجزيئات الحيوية تميل إلى اتخاذ شكل ملف متشابك، حيث تكون الأطراف مخفية. في هذه الحالة، فإن العثور على أحد الأطراف وإدخاله في الثقب الصغير يشبه العثور على نهاية الخيط في كرة متشابكة من خيط الخياطة الطويل وإدخاله في ثقب الإبرة.
وبحسب البروفيسور ميلر فإن الجهاز سيؤدي إلى تحسن كبير في قدرة المجتمع العلمي على توصيف خصائص الحمض النووي الجينومي وتحديد التغيرات في تسلسله والبروتينات المرتبطة به في النقاط الرئيسية التي تؤثر على الوظيفة البيولوجية للخلية. . وفي المستقبل، سيتم استخدام مثل هذه التقنيات أيضاً لتحديد الاختلافات الجينية المرتبطة بظهور الأمراض، على مستوى جزيء واحد من الحمض النووي، وتشخيصها استناداً إلى عينات صغيرة.
تم إجراء البحث من قبل فريق البحث المكون من البروفيسور أميت ميلر من كلية الهندسة الطبية الحيوية، والبرنامج متعدد التخصصات لعلوم النانو ومركز لوكي لعلوم الحياة والهندسة في التخنيون، وتم دعمه بمنح من لجنة الأبحاث الأوروبية (ERC). ) وبرنامج i-Core التابع لمؤسسة العلوم الإسرائيلية.
