تیمی تحقیقاتی، تکنولوژی جدیدی را رشد داده است که به بهینه سازی توالی دی ان ای (ِDNA) با استفاده از نانوفیزیک و جریان‌های الکتریکی می‌پردازد. در مقاله‌ای که در Nature Nanotechnology به چاپ رسیده است، پروفسور فیزیک زیستی، مینی وانونا، درهمکاری با علوم زیستی اقیانوس آرام (که یک کمپانی بیوتکنیکال با محوریت تمرکز بر توالی DNA است)، روش و متودی را پرورش داده‌اند که توالی DNA را به سمت دلخواه سوق می‌دهد، سمتی با کارایی‌های مغناطیسی بیشتر!
وانونا در این مورد چنین توضیح می‌دهد: “DNA، علاوه بر این که می‌تواند به مثابه یک فروشگاه بزرگ باشد، به مانند یک خیابان هم هست! جایی که افزایش بهبود در تحقیقات، برای مثال کشف یک ژن، می‌تواند نتایج سریع کلینیکال را به دست دهد!”
DNA ما انسا‌ن‌ها، ژنومی متشکل از ۲۳ جفت کروموزوم است که به ۶ میلیون قطعه متفاوت می‌تواند تقسیم شود، قطعاتی که با فعالیت خود موجودیت و فردیت و در کل انسانیت هر یک از ما را به ما بخشیده‌اند! بخاطر اینکه امروزه، ما توانایی مرتب سازی و ترتیب دادن به ژنوم را دارا هستیم، داشتن توانایی که به ما در دانستن تمام والی ژنومی انسان کمک کند، پتانسیل این را دارد که رهنمون ما در مسیر برداشتن گام‌های بلند در عرصه تشخیص و درمان بسیاری از اختلالات شده و از همه مهم‌تر در شخصی‌سازی دارو‌ها کمک کند.
وانونا در این مورد می‌گوید: “در حال حاضر، در کنار هم چیدن تمام توالی DNA بر اساس متود‌های قدیمی، درست به مانند جور کردن قطعات یک پازل بزرگ است، و میزان خطا می‌تواند به قدری باشد که پس از چند صد مورد ابتدایی به عدد قلمبه‌سلمبه‌ای برسد! این درست دلیلی است که محدودیت‌های اساسی ای بر نسل دوم متود‌های توالی گذاری وجود دارد، همان محدودیت‌هایی که ما را در گذشته نگه می‌دارد.”
مقاله‌ی مرتبط: DNA تاریک
این دلیلی بر این است که چرا تکنولوژی، به سمت بهبود و ایجاد متودی جدید برای توالی‌یابی ملکول DNA در حال حرکت است. روشی به نام “توالی‌یابی تک-مولکولی”
کمپانی علوم زیستی اقیانوس آرام، به تازگی تکنولوژی‌ای نوری را برای برنامه‌ی توالی‌یابی تک-ملکولی DNA، توسعه داده است که برپایه ی نانو چاهک‌ها عمل می‌کند. در این چاهک‌ها محل سیگنال توالی را مکان یابی کرده و اجازه می‌دهند که سیگنال‌های ناشی از سیستم توالی‌یابی تک مولکولی به بیرون هدایت شود. با این حال، متودی که توسط این کمپانی در راستای هدایت دی ان ای به سمت چاهک ها، علاقه بیشتری به مدل های کوتاه تر DNA دارد تا مدل‌های بلند آن!
آزمایشگاه وانونا، دست به باز طراحی این چاهک زده و تلاش دارد که نانو منفذ‌هایی را در قاعده‌ی آن‌ها ترکیب کند، که در این صورت این چاهک‌ها قادر خواهند بود که به مدل‌های بلند تری از DNA علاقه نشان داده و روی آن‌ها کار کنند. در این حالت با اعمال ولتاژی خاص، ملکول‌های بار دار DNA به صورت منظم در درون این چاهک‌ها سازماندهی شده و DNAهای بلند‌تر نیز کمی بعد از نمونه‌های کوتاه‌تر جاگیر می‌شوند.
جو لارکین، نویسنده‌ی اول مقاله، در این باره می‌گوید: “ملکول‌های DNA فقط به فشاری کوچک نیاز دارند که آن‌ها را در حجم‌های توالی‌یابی قرار دهد، ولی اولین باری که این نیرو را آزمودیم، قادر شدیم که بسیاری از نمونه‌های خوب و جالب را به راحتی به دام بیندازیم. این دست آورد می‌تواند تمام سیستم توالی‌یابی را متحول کند.”
مقاله‌ی مرتبط: کشف جهش ژنی جدید مرتبط با ترمیم DNA و آنمی فانکونی
برای پیشبرد هرچه بیشتر موارد فوق، وانونا و همکارانش درحال کار کردن بر این مسئله‌اند که بتوانند هرچه بیشتر موارد و نمونه‌های بزرگ‌تری از DNA را مورد ارزیابی قرار داده و بررسی کنند. این تیم تحقیقاتی در حال بررسی متودی برای جایگزینی چاهک‌های فلزی قدیمی با لایه‌هایی متخلل است. بر اساس توفیقات این آزمایشات وانونا امید وار است که روز به روز قدم‌های بهتر و والا‌تر در راستای مقوله‌ی بررسی قطعات بزرگ‌تر DNA برداشته شود. او در پایان متذکر می‌شود:
“ما می‌خواهیم که یک پایگاه مطمئن علمی ایجاد کنیم، اری، روزی فرا خواهد رسید که تمامی ملکول‌های اسید نوکوئیکی را در یک سلول واحد توالی‌یابی کنیم، بدون آن‌که مجبور شویم که تعداد بسیار زیادی کپی از این ملکول‌ها را از قبل تهیه کرده باشیم!
