AGI - Un’alta risoluzione del DNA ha permesso, per la prima volta, ai ricercatori dell’Ecole Polytechnique Fédérale De Lausanne (EPFL), di ottenere un controllo quasi perfetto sulla manipolazione di singole molecole, consentendo di identificarle e caratterizzarle con una precisione senza precedenti. Lo studio è stato pubblicato su Nature Nanotechnology. Gli scienziati hanno combinato, per la prima volta, la tecnologia dei nanopori con la microscopia a conduttanza ionica a scansione.
Aleksandra Radenovic, responsabile del Laboratory of Nanoscale Biology della School of Engineering, ha lavorato per anni per migliorare la tecnologia dei nanopori, che prevede il passaggio di una molecola come il DNA attraverso un minuscolo poro in una membrana per misurare una corrente ionica. Gli scienziati possono determinare la sequenza di nucleotidi del DNA, che codifica le informazioni genetiche, analizzando il modo in cui ciascuno di essi perturba la corrente al suo passaggio.
Attualmente, il passaggio delle molecole attraverso un nanoporo e la tempistica della loro analisi sono influenzati da forze fisiche casuali, e il rapido movimento delle molecole rende difficile raggiungere un’elevata precisione analitica. Radenovic ha già affrontato questi problemi con pinzette ottiche e liquidi viscosi. Ora, una collaborazione con Georg Fantner e la sua squadra del Laboratory for Bio- and Nano-Instrumentation dell’Ecole Polytechnique Fédérale De Lausanne (EPFL), ha prodotto risultati che potrebbero andare ben oltre il DNA.
“Abbiamo combinato la sensibilità dei nanopori con la precisione della microscopia a scansione della conduttanza ionica (SICM), permettendoci di individuare molecole e posizioni specifiche e di controllare la velocità con cui si muovono”, ha spiegato Radenovic. I ricercatori hanno ottenuto questo controllo utilizzando un microscopio a conduttanza ionica a scansione di ultima generazione, recentemente sviluppato presso il Lab for Bio- and Nano-Instrumentation.
La produttiva collaborazione tra i laboratori è stata favorita dal lavoro dello studente di dottorato Samuel Leitão. La sua ricerca si concentra sulla conduttanza ionica (SICM), in cui le variazioni della corrente ionica che scorre attraverso la punta di una sonda vengono utilizzate per produrre dati di immagine in three dimensions (3D) ad alta risoluzione.
Per il suo dottorato, Leitão ha sviluppato e applicato la tecnologia conduttanza ionica (SICM), all’imaging di strutture cellulari su scala nanometrica, utilizzando come sonda un nanoporo di vetro. In questo nuovo lavoro, i ricercatori hanno applicato la precisione di una sonda conduttanza ionica (SICM), per muovere le molecole attraverso un nanoporo, invece di lasciarle diffondere in modo casuale.
Denominata spettroscopia di conduttanza ionica a scansione (SICS), l’innovazione rallenta il transito delle molecole attraverso il nanoporo, consentendo di effettuare migliaia di letture consecutive della stessa molecola e persino di punti diversi della molecola. La capacità di controllare la velocità di transito e di calcolare la media di più letture della stessa molecola ha portato a un aumento del rapporto tra segnale e rumore di due ordini di grandezza rispetto ai metodi convenzionali.
“L’aspetto particolarmente entusiasmante è che questa maggiore capacità di rilevamento con la spettroscopia di conduttanza ionica a scansione (SICS), può essere trasferita ad altri metodi a nanopori biologici e a stato solido, il che potrebbe migliorare significativamente le applicazioni diagnostiche e di sequenziamento”, ha dichiarato Leitão.
La precisione e versatilità fanno sì che l’approccio possa essere applicato a molecole diverse dal DNA, come i blocchi proteici chiamati peptidi, che potrebbero contribuire a far progredire la proteomica e la ricerca biomedica e clinica. “Per me, la speranza più eccitante è che questo nuovo controllo possa aprire una strada più facile per il sequenziamento dei peptidi”, ha affermato Radenovic.