Microsoft, DNA zincirlerinden kirpi adı verilen “moleküler etiketler” oluşturdu.

Hoşçakal barkodu ve QR kodu, işte “kirpi” etiketi

Microsoft araştırmacıları, önceden sentezlenmiş ve susuz DNA zincirlerinden “moleküler etiketler” oluşturdu. Herhangi bir ortama görünmez bir şekilde entegre edilebilen, ucuz, kurcalamaya dayanıklı bir etiket.


DNA’nın sırları, genetik bilginin taşıyıcısıdır. Her hücre, DNA içeren kromozomlardan oluşan bir çekirdeğe sahiptir. Tüm canlı organizmalarda bulunan bu molekül hakkında genetik profesörü Jean-Louis Serre ile röportaj yaptık.

10 basamaklı bir sayı ile süslenmiş bir dizi siyah beyaz çubuk: 1970’lerde icat edilen barkod, ticarette devrim yarattı. 2000’li yıllarda Go oyununun tasarımından esinlenilen QR kodunun ( İngilizce Hızlı Yanıt kodu için) ortaya çıktığı görüldü. 2020’ler, takma adıyla “kirpi” kodu olabilir. Washington Üniversitesi ve Microsoft Research’ten araştırmacılar. Nature Communications’da açıklanan fikirleri , tamamen yeni değil: 0 ve 1 bilgisayar bitlerinin yerine A, C, G ve T’nin geçtiği DNA formundaki kodlama bilgisini içerir. Bu teknik teorik olarak çok daha fazlasının depolanmasına izin verir, bilgileri küçük bir alanda saklayın ve çok uzun süre saklayın (birkaç milyon yıl boyunca).

Kirpi Sistemi Açıklandı. Bilgisayar bitleri, önceden sentezlenmiş DNA zincirlerinde ” molbit ” moleküler bitlere dönüştürülür. Bu molbitler, bir nesneye yapıştırılabilen susuz DNA formunda benzersiz bir etiket oluşturmak için birlikte karıştırılır. Yeniden hidratlandıktan sonra, DNA dizisi taşınabilir bir nanogözenek cihazı aracılığıyla saniyeler içinde okunur.

Bilgisayar bitlerinin yerini alacak moleküler “molbitler”
Sorun, DNA şifreleme ve şifre çözmenin zaman alıcı ve pahalı olmasıdır. Washington Üniversitesi biyoinformatikçisi ve çalışmanın başyazarı Kathryn Doroschak, ” Mevcut yöntemler daha da karmaşıktır ve birçok gerçek dünya uygulamasını dışlayan bir laboratuvara erişim gerektirir ” diyor. Süreci basitleştirmek için, ” Porcupine ” sistemi (Fransızca kirpi) 96 “molbit” moleküler bit üzerinde kodlanmış önceden tanımlanmış DNA parçalarına dayanmaktadır.

Bu molbitler daha sonra yeni moleküler belirteçler oluşturmak için rastgele karıştırılabilir. “ İlk 96 Barkodlardan, kirpi okuma güvenilirliği ödün vermeden yaklaşık 4,2 milyar benzersiz etiket üretebilir. », Çalışmanın ortak yazarı ve Microsoft Research’te araştırmacı olan Karin Strauss’u açıklıyor. Bu önceden sentezlenmiş şeritler, maliyetleri önemli ölçüde azaltarak sistemi tüketici uygulamaları için erişilebilir hale getirir. Daha sonra bu etiketleri saniyeler içinde programlamak ve çözmek için taşınabilir bir nanogözenek cihazı kullanılır.

Görünmez ve kurcalamaya dayanıklı etiketler
Bu tür DNA etiketlemesinin birçok avantajı vardır. İlk etiket montajından sonra ipliklerin dehidre edilmesi, etiketin ömrünü uzatır ve ortamdaki diğer DNA’lardan kontaminasyonu önler. Ayrıca, Washington Üniversitesi’nden Jeff Nivala, molbitler yalnızca birkaç yüz nanometre uzunluğunda olduğundan, ” tek bir milimetre kareye bir milyar etiket sığabilir ” diyor. Böylece bunları, etiket yapıştırmanın imkansız olduğu küçük veya esnek yüzeylere entegre edebiliriz (örneğin, bir fiyat etiketini doğrudan bir giysiye entegre etmek). Görünmez olduklarından bu “kirpi” etiketleri tespit edilemez veya değiştirilemez. ” Jeff Nivala , bu nedenle değerli eşyaları takip etmek ve malları sahteciliğe karşı korumak için idealler . Bu tür moleküler etiketler, seçmenlerin oy pusulalarını izlemek ve gelecekteki seçimlerde kurcalamayı önlemek için de kullanılabilir.

Barkoddaki DNA
İsveç ve Danimarka laboratuvarlarında yeni genetik tanımlama tekniği geliştirilmiştir. Bu nedenle genomumuz, kromozomlar kadar 46 barkod biçiminde nanosıvılar tarafından haritalanabilir.
DNA, çeşitli alanlarda değerli bir araçtır: tıp, genetik hastalıkların veya bulaşıcı ajanların tespiti için, ama aynı zamanda suçların faillerinin reddedilemez bir şekilde kafasını karıştırmayı mümkün kıldığı için adalet için.

DNA’nın keşfedilmesinden bu yana, sekansları tanımlama yöntemleri, günde sadece birkaç yüz nükleotid dizilimi (Maxam-Gilbert yöntemi) ile zanaat endüstrisinden makinelerin yapabileceği otomatik endüstriyel yöntemlere geçmiştir. 600 milyon baz çifti işleyin (pyrosequencing 454).
Yeni bir teknoloji yeni doğdu, hızlı ve ucuz, bu da genetik bilginin elde edilmesini hızlandırmayı mümkün kılabilir. Ek olarak, teknik kesindir, çünkü tek bir DNA molekülüne saldırır ve şu anda olduğu gibi artık bir molekül seti değildir.

İsveç’teki Lund Üniversitesi’nde nanofakışkanlar tarafından geliştirilen teknik, DNA’nın nükleotid bileşimine özgü bir barkod biçiminde bir DNA görüntüsü elde etmeyi mümkün kılıyor. Bir hücrede bulunan kromozomların her birinin, bir çip üzerine çizilmiş bir nanotünelde açılmasıyla başlar. İkincisi, DNA’nın fiziksel özelliklerine dayanır.

Dört nükleotid (DNA bazları: adenin, timin, sitozin ve guanin), iki DNA ipliğini birbirine bağlayan baz çiftleri oluşturur. Adenin, sitozin ve guanin tarafından oluşturulandan daha kararsız bir bağda timin ile eşleşir. Bu farklılıklar, A-T bağlarının GC bağlarından daha düşük bir sıcaklıkta kırılmasına neden olur. DNA molekülüne uygulanan sıcaklığa bağlı olarak, iki DNA ipliği, farklı yerlerde açık veya kapalı olan kırık bir fermuar gibi aşağı yukarı çiftlenir.

İnsan kromozomu 12 üzerindeki konumlandırmanın bir fonksiyonu olarak floresan yoğunluğundaki farklılıkların daha büyük veya daha küçük bir ölçekte (A’dan C’ye genişleme) görselleştirilmesi. A. Tam kromozom füzyon profili. B. Profil 79,500,000 pozisyondan 85,500,000 pozisyona eritilir. C. 500 kilopairs bazın erime profilinin genişletilmesi. Üst üste binen mavi eğri, klonlanmış kromozom 12’nin bir kısmına karşılık gelir.

Birçok olası uygulama
Eşleştirilmiş alanları açık alanlardan ayırmak için belirli bir floresan molekül kullanıldı: DNA’nın çift sarmallı alanlarında sekestre edildi. Floresan bu nedenle iki ipin eşleştiği yerlerde daha güçlüdür. Barkodu çizen DNA molekülünün uzunluğu boyunca flüoresanstaki farklılıklardır.
PNAS dergisinde yayınlanan teknik, araştırmacılar deneysel olarak elde edilen barkodları teorik olarak hesaplananlarla karşılaştırdığından çok gelişmiş görünüyor: üst üste binme neredeyse mükemmel. Bununla birlikte, DNA’nın yalnızca global bir görüntüsü elde edilir: tam nükleotid dizisini belirlemek mümkün değildir.
Yine de potansiyel uygulamaları çoktur: veritabanları, bir hastada bulunan virüslerin veya bakterilerin tanımlanmasını kolaylaştırmak için bilinen tüm DNA’yı barkodlar şeklinde içerebilir. Ayrıca, sağlıklı bir kromozomun barkodunu bir hastanınkiyle karşılaştırarak, genellikle genetik hastalıkların nedeni olan kromozomal anormalliklerin belirlenmesine yardımcı olabilir.
Tek bir hücrenin her bir kromozomunun ayrı ayrı görüntülenmesine izin veren teknik, aynı zamanda bir hücre popülasyonunun kendi içindeki iki hücre arasındaki genetik farklılıkları da belirleyebilir; bu, diğer dizileme teknolojileriyle başarılamaz. Örneğin, genetik heterojenliği dahil olabilen kanser hücrelerinin tedavisine karşı direnci anlamak için bu önemlidir.
Kaynak: rewmi.com

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir