Chip DNA Memberikan ID Positif

Selama lima tahun terakhir, chip DNA telah menjadi alat penelitian yang kuat, memegang banyak janji untuk digunakan di masa depan dalam pengaturan klinis. Permukaan silikon atau kaca kecil ini, ditutupi dengan ribuan fragmen DNA, digunakan oleh para peneliti untuk menemukan gen dalam sampel DNA. Namun yang masih sulit dipahami adalah cawan suci dari teknologi ini-satu perangkat genggam yang sepenuhnya otomatis, atau lab pada sebuah chip, yang dapat langsung menganalisis DNA dari sehelai rambut atau setetes darah.



Salah satu perusahaan yang telah mengambil langkah besar ke arah itu adalah Nanogen yang berbasis di San Diego. NanoChip-nya saat ini merupakan satu-satunya chip DNA di pasar yang menggunakan mikrofluida—saluran cairan pada permukaan chip—dan pensinyalan elektronik untuk mengidentifikasi varian dan mutasi gen secara lebih tepat. Hal ini dapat menyebabkan deteksi patogen, mikroorganisme, atau subtipe penyakit berbasis genetik yang lebih akurat.

Bertemu dan Bertanding





Semua keping DNA didasarkan pada sifat inheren DNA: ketika heliks ganda yang sudah dikenal terbelah menjadi dua, setiap bagian DNA akan mencoba untuk menyambung kembali dengan bagian lain yang saling melengkapi—proses yang disebut hibridisasi.

seberapa besar transistor

Permukaan chip DNA konvensional, seperti yang diproduksi oleh raksasa biochip Affymetrix, biasanya ditutupi dengan puluhan ribu untai DNA, yang disebut probe. Dalam aplikasi yang khas, gen dari, katakanlah, tumor kanker ditandai dengan pewarna fluoresen dan diterapkan pada permukaan chip. Mereka yang cocok mengikat probe, dan sisanya dicuci. Penanda fluoresen, yang dibaca dengan pemindai, memungkinkan peneliti mengidentifikasi urutan DNA yang membentuk gen terikat. Proses ini bisa memakan waktu hingga tiga jam.

Namun, dalam banyak kasus, pengikatan gen sampel dan probe pencocokannya dapat menyembunyikan ketidakcocokan satu atau dua huruf dasar (blok pembangun DNA). Untuk sebagian besar tujuan, tingkat presisi ini memadai, karena memungkinkan peneliti untuk mengidentifikasi gen, atau keluarga gen, dengan percaya diri.



dapatkah rusia meretas pemilu?

Tetapi ketika peneliti perlu mengidentifikasi varian gen yang tepat—untuk membedakan, misalnya, antara subtipe penyakit yang berbeda—satu atau dua huruf dapat mengeja semua perbedaan.

Aliran listrik

Nanogen berharap NanoChip akan memenuhi kebutuhan ini. Lebih terspesialisasi daripada chip DNA konvensional, ia menggunakan mikofluida, elektronik, dan bagian cerdas dari rekayasa balik untuk sampai pada pasangan yang sempurna.

Di dalam chip, serangkaian saluran mikofluida mengarah ke inti pusat yang berisi 99 situs uji, yang masing-masing dapat dikontrol secara independen dengan muatan listrik. Sementara chip DNA standar dilengkapi dengan probe, kartrid NanoChip tiba dalam keadaan kosong dan harus disesuaikan. Untuk menyiapkan chip, probe DNA ditempatkan di saluran mikofluida, dan muatan listrik diterapkan ke situs uji yang akan menahan probe. Karena DNA mengandung muatan negatif yang melekat, probe ditarik ke saluran ke lokasi yang diinginkan.



Muatan listrik juga mempercepat proses hibridisasi, menarik sampel gen ke probe. Setelah hibridisasi, muatan listrik dibalik. Hanya sampel yang sangat cocok yang tersisa, dan hasilnya kemudian dibaca di workstation desktop yang disesuaikan. Seluruh proses memakan waktu sekitar 15 menit.

Sejauh ini, itu menghasilkan akurasi 100 persen, kata Paolo Fortina, seorang peneliti di Rumah Sakit Anak di Philadelphia, yang telah menggunakan NanoChip selama hampir satu tahun, terutama untuk memvalidasi hasil dari pengurutan DNA. Baru-baru ini, ia menggunakan NanoChip dalam studi varian gen dan penyakit kardiovaskular.

Platform lain

Di bidang yang kaya dengan eksperimen, perusahaan biotek lain juga mengejar kesuksesan dengan pendekatan mereka sendiri terhadap konstruksi chip DNA.

penghasilan dasar di AS

Grup eSensor Motorola-dengan mana Nanogen baru-baru ini menyelesaikan sengketa paten atas metode deteksi molekuler-berencana untuk memasuki pasar dengan chip DNA-nya sendiri pada musim gugur ini. Chip Motorola menggunakan elektronik bukan untuk meningkatkan kecepatan dan presisi, tetapi untuk mengidentifikasi DNA hibridisasi tanpa fluoresensi. Chip eSensor berisi probe yang diberi label dengan tag elektronik. Setelah hibridisasi terjadi, tegangan diterapkan ke chip, menyebabkan probe hibridisasi melepaskan sinyal.

HandyLab, spin-off University of Michigan, sedang mengerjakan chip DNA berbasis mikrofluida, yang mereka harap akan disetujui untuk penggunaan klinis. Seperti Nanogen, HandyLab menggunakan sinyal elektronik untuk memanipulasi cairan. Namun alih-alih mengeksploitasi muatan negatif yang melekat dalam DNA itu sendiri, HandyLab bereksperimen dengan pneumatik termal—secara elektrik memanaskan kantong-kantong kecil udara untuk mendorong cairan, kemudian mengontrol aliran secara kimiawi. HandyLab memprediksi uji klinis produknya pada tahun 2003.

Orchid Biosciences yang berbasis di Princeton, NJ sedang mengembangkan platform biochip yang terdiri dari sirkuit mikrofluida multi-tier, untuk mendeteksi varian dan mutasi gen. Orchid berharap untuk menggabungkan platform yang sangat paralel ini ke dalam lini produk mereka pada tahun 2003.

bersembunyi