Генетический чип анализирует днк бутерброда
Современные маленькие ДНК-чипы, заменяющие целые генетические лаборатории, способны «предугадать мелодию», другими словами выяснить ген, всего по нескольким нотам-молекулам. Чтобы это произошло, учёным было нужно скрестить полупроводниковые разработки с биохимией.
Юная калифорнийская компания Affymetrix (начавшая собственную работу в первой половине 90-ых годов двадцатого века) — один из фаворитов рынка устройств для генетических изучений.
Компания известна своим революционным соединением разработок полупроводниковой, так сообщить, «микросхемной», биохимических экспериментов и промышленности.
ДНК-чипы от Affymetrix активно применяются в различных лабораториях, занятых генной инженерией и генетическим анализом.
Но простым людям куда увлекательнее второй продукт компании. Это прибор, похожий на микросхему, разрешающий идентифицировать десятки ДНК от разных животных в примере людской пищи.
bioMerieux FoodExpert-ID практически — разновидность так именуемого GeneChip.
Прибор может идентифицировать биологические следы в пище от 12 разновидностей млекопитающих, 5 видов домашней разновидностей и 16 птицы рыбы.
Так, он разрешает определить, вправду ли гусиный паштет, вызывающий у клиента подозрения, содержит гусиную печень, а не что-то ещё.
ДНК-чип создаётся по разработкам, сходным с компьютерными, но это не электронный, а биологический объект (иллюстрация с сайта affymetrix.com).
А, например, мусульмане смогут проверить — не положили ли недобросовестные изготовители свинину в «говяжьи» котлеты.
Всё это, действительно, трудится, только с привлечением дополнительных лабораторных возможностей, так что применять чип в «голом» виде, на коленке, несложному потребителю не удастся.
Чтобы выяснить, как трудится FoodExpert-ID, необходимо отыскать в памяти самую малость из генетики: двойные спирали ДНК, составляющие их молекулы-основания — аденин, гуанин, цитозин и тимин, и то, что они смогут соединяться лишь попарно, как будто бы замки и ключи.
ДНК-чип содержит мириады и мириады «располовиненных» фрагментов ДНК-кода.
Фрагмент поверхности чипа с молекулами-ключами (иллюстрация с сайта affymetrix.com).
Поверхность чипа размером с ноготь поделена на 97 тысяч квадратиков, названных «изюминками».
Любая «особенность» поперечником примерно 26 микронов содержит только один ДНК-код. Правильнее много-много однообразных молекул.
И все они конкретно относятся к одному из 33 животных.
Протяженность каждого фрагмента — 17 оснований. Этого хватит для надёжной идентификации, как достаточно 17 забранных подряд в любом месте нот, дабы выяснить какую-нибудь мелодию из имеющейся базы данных.
Целую россыпь разбитых кусочков ДНК экспериментаторы выделяют из примера пищи. Чего в том месте лишь нет.
А чего?
«Неправильные» фрагменты генетических кодов смываются, а совпадающие — закрепляются на чипе. Красные шарики — флуоресцентные молекулы (иллюстрация с сайта affymetrix.com).
Добавим к молекулам, составляющим генетический код, молекулы флуоресцирующего вещества. Нанесём эту смесь на поверхность FoodExpert-ID.
Осталось сделать мало.
Все совпадающие фрагменты кода соединятся со собственными «родными» последовательностями в той либо другой «особенности».
Сейчас чип возможно промыть водой — всё лишнее уйдёт. Чип помещают под луч лазера, и квадратики, которые содержат отловленный материал будут ярко светиться.
Осталось только свериться с картой чипа, дабы определить — какие конкретно ДНК выяснены.
А по интенсивности свечения возможно сделать косвенный вывод и о пропорциях говядины и свинины в отечественной гипотетической котлете.
Как видим, применение чипа относительно несложно, и разрешает заниматься генетическим анализом лабораториям, имеющим очень несложный комплект оборудования.
Но как же хитроумно производство чипа. Дабы создавать такие химические шедевры автоматизировано и в массовом порядке, Affymetrix соединила правила комбинаторной химии и фотолитографии.
Цветные квадратики — «изюминки», несущие ответственность за идентификацию того либо иного ДНК-кода (иллюстрация с сайта affymetrix.com).
Исходный продукт — кварцевая пластина — покрывается особым реактивом, силаном, что прочно соединяется с кварцем и формирует строго периодичную молекулярную матрицу (с равномерной поверхностной плотностью), готовую принять нуклеотиды.
В цепочках будущего кода основания идут вертикально вверх, а наносят их в один момент на всю поверхность, слой за слоем.
Очевидно, любой раз на чип подают определённое вещество, и дабы оно закрепилось лишь в определённых «изюминках», тех самых микронных квадратиках, применяют маски, подобные тем, что необходимы для производства микросхем.
Снимок прореагировавшего чипа с громадным повышением. Белые, красные, жёлтые квадратики — участки с высокой концентрацией флуоресцентного вещества.
Зелёные, светло синий, тёмные — соответственно, со всё более и более с низкой (иллюстрация с сайта affymetrix.com).
С базой чипа любой раз сцепляются только те основания, что освещаются через отверстия в маске ультрафиолетом.
В этом ходе последовательного синтеза основное — любой раз накладывать новую маску с микронной точностью, в противном случае все генетические коды на пластине перемешаются.
Так, ход за шагом (в пищевом чипе их 17, в других моделях компании — до 24) формируются вертикальные столбики нуклеотидных цепей, каковые и создают ключи-анализаторы генов.
Эта разработка помогает, само собой разумеется, не только для таких забавных (на первый, быть может, взор) областей применения, как обнаружение мяса поросёнка в гусином паштете, но и для в полной мере важных научных изучений.
Так как на поверхность чипа, теоретически, возможно нанести фрагменты каких угодно генетических кодов.
Работа Affymetrix — лишнее подтверждение, что самые занимательные и перспективные открытия происходят на стыках дисциплин и наук.
Похоже на биологическое разнообразие в природе, приобретаемое смешением генов. Не так ли?
