שיטה חדשנית לשכפול דנ”א

חוקרים הצליחו לפתח שיטה חדשנית נטולת חומרי תיוג למדידת דנ”א מוגבר בזמן אמת. השיטה מודדת שינויים במקדם השבירה של אלומת לייזר העוברת דרך דגימת נוזל הנמצאת בתוך ננו-תעלות מסיליקה.

[תרגום מאת ד”ר נחמני משה]
חוקרים הצליחו לפתח שיטה חדשנית נטולת חומרי תיוג למדידת דנ”א מוגבר בזמן אמת. השיטה מודדת שינויים במקדם השבירה של אלומת לייזר העוברת דרך דגימת נוזל הנמצאת בתוך ננו-תעלות מסיליקה. הרגישות הגבוהה של השיטה מאפשרת מדידה כמותית ומדויקת של טווח ריכוזים נרחב של דנ”א, החל מפמטו-מולר (fM, 10-15 מולים לליטר) ועד פיקו-מולר (pM, 10-12 מולים לליטר). המערכת תוכל לשמש כשיטה ממוזערת וזולה לאבחון רפואי.

תגובת שרשרת של פולימראז (PCR) הינה שיטה פשוטה ונפוצה בביולוגיה מולקולארית המשמשת עבור השכפול של מקטעי דנ”א לכדי מיליוני העתקים. השיטה חשובה לא רק עבור מחקר בסיסי, אלא גם בתחומי האבחון, המז”פ והרפואה. PCR כמותי בזמן אמת הינה גרסה מותאמת הכוללת בתוכה תיוג פלואורסצנטי למדידה של דנ”א מצטבר, בניגוד לניטורו בתום התהליך בשיטה הרגילה. לפיכך, השיטה מאפשרת כימות מדויק של הדנ”א המקורי. יחד עם זאת, שיטות קיימות עלולות לספק תוצאות מוטעות בשל שגיאות ברצפים, אי דיוקים בציוד או קישור בלתי אחיד של החומרים הפלואורסצנטיים. צוות חוקרים מאוניברסיטת נגויה ביפן פיתח כעת שיטה חדשנית למדידה בזמן אמת של דנ”א ללא שימוש בחומרי תיוג, כלומר, ללא השגיאות הטמונות בשיטות אחרות. ממצאי המחקר פורסמו זה מכבר בכתב העת המדעי Scientific Reports .

שיטות קיימות נטולות חומרי תיוג מתבססות על קיבוע מולקולות מטרה על גבי המשטח, שיטות שהינן יקרות, מיגעות ובלתי יעילות לאורך זמן. בניגוד לכך, השיטה החדשה מודדת את השינויים בעוצמת האור המוחזר מאלומת לייזר העוברת דרך ננו-תעלות בגודל 200 ננומטרים המלאות בדגימה הנבדקת במצב נוזל. אלומת הלייזר ממוקדת על ידי עדשות ולאחר מכן מוחזרת לאחר שהיא עוברת דרך ננו-תעלה מסיליקה ונמדדת על ידי פוטו דיודה. “השתמשנו בשיטה הזו על מנת להדגים את הזיהוי הראשון אי פעם ללא חומרי תיוג של נגיף הפפילומה האנושי ושל החיידק האחראי לשחפת”, אמר החוקר הראשי. “השיטה רגישה מאוד ומאפשרת כימות של טווח ריכוזים נרחב של דנ”א, החל מפמטו-מולר (fM, 10-15 מולים לליטר) ועד פיקו-מולר (pM, 10-12 מולים לליטר), ובכך היא יעילה יותר משיטות קיימות”.

“השיטה שלנו מאפשרת גם מדידה של מקטעי דנ”א משוכפלים בטמפרטורה הנמוכה יחסית של 34 מעלות צלזיוס ללא מחזורי חימום”, מוסיף החוקר. “לאור העובדה כי למערכת יש פוטנציאל להיות מורכבת משבב יחיד ולמדוד נפחי דגימות של מיקרוליטר אחד, נפח הקטן פי 1000-100 מהנפחים הנמדדים כיום, היא מתאימה במיוחד לפיתוחה של מערכת ממוזערת לאבחון ולאיתור חיידקים”.

המאמר המלא