ДНК-микрочипы позволяют анализировать огромное число генетических особенностей в одном образце исходного материала. При этом желательно, чтобы ДНК-чипы обладали двумя свойствами, которые в некотором смысле противоречат друг другу. С одной стороны, интересно в одном ДНК-чипе иметь как можно больше ячеек, чтобы получить больше информации об изучаемом образце. В то же время, исследователи зачастую вынуждены работать с очень малыми объемами биологического материала, поэтому чем меньше размер ДНК-чипа, тем лучше.
Современные методы (например, атомно-силовая микроскопия,
AFM) позволяют детектировать сигнал в ячейках ДНК-чипа, когда их размеры составляют несколько десятков нанометров. Методы производства таких ДНК-чипов основаны на литографии (наиболее привлекателен метод dip-pen нанолитографии,
DPN). Создание чипов со столь маленькими ячейками обычно весьма дорого и занимает много времени.
Группа ученых из США и Кореи предложила способ более дешевого, быстрого и массового производства ДНК-микро- и наночипов. Исследователи показали, что, взяв один ДНК-чип в качестве образца, можно за один шаг отпечатать чип, комплементарный исходному. Такой способ получения ДНК-чипов назван методом супрамолекулярной нанопечати (supramolecular nanostamping, SuNS) и схематически представлен на рисунке 1.
В качестве образца ученые взяли массив из одноцепочечных ДНК, пришитых к наночастицам золота, в котором размер ячейки составлял 9±2 нм, а расстояние между ячейками 77±9 нм. К этому ДНК-чипу добавили комплементарную ДНК, модифицированную гексилтиолом на 5’-конце. После гибридизации (то есть связывания комплементарных цепей ДНК) на чип-образец поместили стеклянную подложку, покрытую золотом. Комплементарные цепи ДНК присоедились к этой новой подложке. Затем при 90 °С была осуществлена дегибридизация, и в итоге получен отпечаток, комплементарный исходному образцу.
Исследовав полученную копию, ученые пришли к выводу, что отпечаток сделан успешно: на новом ДНК-чипе имелись ячейки размером 14±2 нм, разделенные 77±10 нм промежутками (рисунок 2). Чтобы показать, что расположение ячеек в массиве одинаково для образца и отпечатка, была рассчитана функция радиального распределения для обоих случаев (рисунок 3). Видно, что функции получились довольно похожи.
В дальнейшем необходимо показать, что SuNS пригодна для печати многокомпонентных чипов и для производства многих копий с одного образца без потери точности. Исследователи верят, что смогут продемонстрировать это в ближайшем будущем.
Работа
«Application of supramolecular nanostamping to the replication of DNA nanoarrays» напечатана в журнале
Nano Letters.
