Существующие методы очистки ДНК, используемые в лабораториях по всему миру, часто приводят к нежелательному повреждению генетического материала. Традиционные процессы, включающие центрифугирование и высокое поверхностное натяжение жидкостей, создают стресс для молекул ДНК, разрывая их на фрагменты. Это представляет собой серьезную проблему, особенно для исследований, требующих целостности длинных цепей ДНК.
Чтобы решить эту проблему, инженеры из Университета Флориды (UF) разработали принципиально новый микрофлюидный протокол для экстракции и очистки ДНК. Это инновационное решение обещает не только ускорить процесс анализа лабораторных образцов, но и сохранить целостность ДНК, что крайне важно для многих современных генетических исследований и улучшения качества медицинской диагностики.
В основе нового метода лежит микрофлюидное устройство – технология, позволяющая миниатюризировать лабораторные процессы и размещать их на чипе размером с предметное стекло микроскопа. Это устройство проводит экстракцию геномной ДНК, полностью исключая необходимость в центрифугах, магнитных шариках или гелях, которые являются стандартными компонентами традиционных методов.
Вместо механического воздействия, микрофлюидное устройство использует контролируемый поток жидкости и электрические поля для отделения ДНК от примесей. Процесс основан на физических свойствах молекул ДНК: под действием потока жидкости длинные цепи ДНК вытягиваются, а электрическое поле направляет их к стенкам микроскопического канала, размер которого составляет всего около 100 микрон в поперечнике – толщина человеческого волоса. Загрязняющие вещества, в свою очередь, уносятся потоком жидкости.
Новый протокол очистки ДНК обладает рядом существенных преимуществ. Во-первых, он значительно ускоряет анализ лабораторных образцов, что критически важно в условиях высокой загруженности современных исследовательских и клинических лабораторий. Во-вторых, чистота получаемой ДНК не только не уступает, но в некоторых случаях даже превосходит показатели существующих методов. В-третьих, процесс является более щадящим, что существенно снижает фрагментацию ДНК, сохраняя ее целостность. Кроме того, новый метод упрощает подготовку образцов, делая процесс более удобным и менее трудоемким.
Разработкой этой прорывной технологии занималась команда инженеров-химиков из Университета Флориды под руководством профессоров Джейсона Батлера (Jason Butler, Ph.D.) и Тони Лэдда (Tony Ladd, Ph.D.). Ключевую роль в реализации проекта сыграла Джиаи Ванг (Jiayi Wang), аспирантка четвертого года обучения и научный сотрудник, которая смогла добиться критически важных шагов в разработке метода и продемонстрировать высокую степень чистоты получаемой ДНК.
Результаты исследований были опубликованы в престижном научном издании Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) в статье под названием "Microfluidic Purification of Genomic DNA". Работа над проектом началась еще в 2006 году, и усилия Джиаи Ванг позволили довести разработку до успешного завершения. Ожидается, что Джиаи Ванг получит степень доктора философии в мае текущего года, что станет закономерным итогом ее плодотворной работы.
Значение нового метода очистки ДНК трудно переоценить. Он открывает новые перспективы для ДНК-секвенирования, которое играет ключевую роль в идентификации заболеваний, включая рак. В частности, длинноцепочечные секвенаторы, передовые инструменты геномного анализа, особенно выигрывают от использования очищенной, длинноцепочечной ДНК, поскольку это позволяет им более точно идентифицировать сложные геномные регионы, связанные с онкологическими заболеваниями.
По словам Джиаи Ванг, работа над проектом стала для нее ценным уроком, научив справляться с трудностями и сохранять позитивный настрой. Успешная разработка микрофлюидного метода очистки ДНК придала ей уверенность в своих силах и укрепила стремление к дальнейшей исследовательской работе после окончания университета.
Изображение носит иллюстративный характер
Чтобы решить эту проблему, инженеры из Университета Флориды (UF) разработали принципиально новый микрофлюидный протокол для экстракции и очистки ДНК. Это инновационное решение обещает не только ускорить процесс анализа лабораторных образцов, но и сохранить целостность ДНК, что крайне важно для многих современных генетических исследований и улучшения качества медицинской диагностики.
В основе нового метода лежит микрофлюидное устройство – технология, позволяющая миниатюризировать лабораторные процессы и размещать их на чипе размером с предметное стекло микроскопа. Это устройство проводит экстракцию геномной ДНК, полностью исключая необходимость в центрифугах, магнитных шариках или гелях, которые являются стандартными компонентами традиционных методов.
Вместо механического воздействия, микрофлюидное устройство использует контролируемый поток жидкости и электрические поля для отделения ДНК от примесей. Процесс основан на физических свойствах молекул ДНК: под действием потока жидкости длинные цепи ДНК вытягиваются, а электрическое поле направляет их к стенкам микроскопического канала, размер которого составляет всего около 100 микрон в поперечнике – толщина человеческого волоса. Загрязняющие вещества, в свою очередь, уносятся потоком жидкости.
Новый протокол очистки ДНК обладает рядом существенных преимуществ. Во-первых, он значительно ускоряет анализ лабораторных образцов, что критически важно в условиях высокой загруженности современных исследовательских и клинических лабораторий. Во-вторых, чистота получаемой ДНК не только не уступает, но в некоторых случаях даже превосходит показатели существующих методов. В-третьих, процесс является более щадящим, что существенно снижает фрагментацию ДНК, сохраняя ее целостность. Кроме того, новый метод упрощает подготовку образцов, делая процесс более удобным и менее трудоемким.
Разработкой этой прорывной технологии занималась команда инженеров-химиков из Университета Флориды под руководством профессоров Джейсона Батлера (Jason Butler, Ph.D.) и Тони Лэдда (Tony Ladd, Ph.D.). Ключевую роль в реализации проекта сыграла Джиаи Ванг (Jiayi Wang), аспирантка четвертого года обучения и научный сотрудник, которая смогла добиться критически важных шагов в разработке метода и продемонстрировать высокую степень чистоты получаемой ДНК.
Результаты исследований были опубликованы в престижном научном издании Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) в статье под названием "Microfluidic Purification of Genomic DNA". Работа над проектом началась еще в 2006 году, и усилия Джиаи Ванг позволили довести разработку до успешного завершения. Ожидается, что Джиаи Ванг получит степень доктора философии в мае текущего года, что станет закономерным итогом ее плодотворной работы.
Значение нового метода очистки ДНК трудно переоценить. Он открывает новые перспективы для ДНК-секвенирования, которое играет ключевую роль в идентификации заболеваний, включая рак. В частности, длинноцепочечные секвенаторы, передовые инструменты геномного анализа, особенно выигрывают от использования очищенной, длинноцепочечной ДНК, поскольку это позволяет им более точно идентифицировать сложные геномные регионы, связанные с онкологическими заболеваниями.
По словам Джиаи Ванг, работа над проектом стала для нее ценным уроком, научив справляться с трудностями и сохранять позитивный настрой. Успешная разработка микрофлюидного метода очистки ДНК придала ей уверенность в своих силах и укрепила стремление к дальнейшей исследовательской работе после окончания университета.
