Penemuan Metode Pengurutan DNA yang Lebih Cepat dan Murah

Ditulis oleh Awan Ukaya pada 11-01-2010

Para insinyur biomedical di Universitas Boston telah menemukan suatu metode untuk membuat pengurutan genome mendatang yang lebih cepat dan murah dengan secara dramatis mengurangi jumlah DNA yang dibutuhkan, lalu menghilangkan langkah yang teramat mahal, boros waktu dan cenderung mengalami kesalahan dari amplifikasi DNA.

Dalam sebuah studi yang dipublikasikan pada tanggal 20 Desember di edisi online dalam Nature Nanotechnology, sebuah tim yang dikepalai oleh Profesor dari Boston University Biomedical Engineering Associate yaitu Amit Meller mepelopori pekerjaan terperinci dalam mendeteksi beberapa molekul DNA saat mereka melintasi silikon nanopora. Teknik ini menggunakan medan listrik untuk menyalurkan untaian DNA melewati pori – pori sebesar empat nanometer, seperti layaknya masuk kelubang jarum. Metode ini menggunakan pengukuran aliran listrik yang sensitif untuk mendeteksi beberapa molekul tunggal DNA saat mereka melintasi nanopora.


“Studi akhir – akhir ini menunjukkan bahwa kita dapat mendeteksi sejumlah sampel DNA yang teramat kecil ketimbang study yang dilaporkan sebelumnya,” kata Meller. “Saat orang – orang mulai untuk mengimplementasikan pengurutan genome atau pemrofilan genome dengfan menggunakan nanopora, mereka dapat menggunakan pendekatan tangkapan nanopora kita untuk mengurangi sejumlah besar tiruan yang digunakan pada pengukuran tersebut.”

Saat sekarang ini, pengurutan genome mempergunakan amplifikasi DNA untuk membuat bermilyar – milyar tiruan molecular untuk menghasilkan sebuah sample yang cukup besar untuk dianalisa. Sebagai tambahan untuk waktu dan biaya amplifikasi DNA yang diperlukan, beberapa molekul – seperti fotokopi dari fotokopi – muncul sedikit dari sempurna. Meller dan koleganya di BU, Universitas New York dan Universitas Bar-Ilan di Israel telah menggunakan medan listrik di sekitar mulut dari nanopora untuk memikat untaian DNA yang panjang dan beban secara negatif dan mendorong mereka melewati nanopora dimana rangkaian DNA dapat dideteksi. Dikarenakan DNA ditarik ke nanopora dari kejauhan, beberapa tiruan yang sedikit jauh dari molekul sangat dibutuhkan.

“Hal tersebut sangatlah mengejutkan,” kata Meller. “Anda telah mengharapkan jika anda mempunyai ’spaghetti’ yang panjang lalu menemukan akhirnya yang sangat keras. Pada saat yang bersamaan penemuan ini berarti bahwa system nanopora dioptimalkan untuk pendeteksian untaian DNA yang panjang – sepuluh dari ratusan pasangan dasar atau mungkin lebih. Hal ini dapat secara dramatis mempercepat pengurutan genomic yang akan dating  dengan memperbolehkan analisa untaian DNA yang panjang dalam satu langkah daripada memasang hasil dari banyaknya potongan pendek.

“Beberapa teknologi amplifikasi DNA membatasi panjangnya molekul DNA di bawah ratusan pasangan dasar,” tambah Meller. “Karena metode kita menghindari amplifikasi, ini bukan saja mengurangi biaya, waktu dan tingkat kesalahan beberapa teknik replikasi DNA, tetapi juga memudahkan analisa dari untaian DNA yang sangat panjang, dan lebih lama ketimbang beberapa pembatasan akhir – akhir ini.”

Dengan pengetahuan yang dimiliki, Meller dan timnya menyusun untuk mengoptimalkan efek tersebut. Mereka menggunakan gradien garam untuk merubah medan listrik di sekitar pori – pori tersebut, yang mana meningkatkan tingkat dimana beberapa molekul DNA tertangkap dan memendekan penyimpangan waktu antara beberapa molekul, selanjutnya mengurangi kuantitas DNA yang dibutuhkan untuk pengukuran akurat. Ketimbang mengapung bebas sampai mereka menemukan sebuah nanopora, beberapa untaian DNA disalurkan kedalam pembuka.

Dengan mendorong tingkat tangkapan dengan sedikit urutan besarnya dan mengurangi volume dari ruang sample para peneliti mengurangi jumlah beberapa molekul DNA yang dibutuhkan oleh sebuah factor dari 10,000 – sekitar satu milyar sample molekul – molekul sampai 100,000.