Prikaz prolaska DNK kroz nanoporeZnanstvenici u IBM-u probušili su rupe tzv. nanopore u računalnim čipovima veličine nekoliko milijarditih dijelova metra kako bi izgradili nanostupanjski DNK sekvencer – uređaj koji bi automatski čitao sastav fragmenta molekule DNK, priopćeno je danas iz te tvrtke.

Kroz spomenute rupe IBM-ovi znanstvenici provukli su DNK vlakna kako bi mogli pročitati genetski kod sadržan unutar njihove biološke strukture.

Iznimni znanstveni napori u oblikovanju silicijskog „DNK tranzistora" mogli bi pomoći u brzom i jednostavnom čitanju ljudske molekule DNK, čime bi se potaknula unapređenja u dijagnosticiranju raznih bolesti i njihovog liječenja. Izazov je upravo u usporavanju tijeka DNK kroz rupu u čipu kako bi čitač mogao točno dešifrirati što se nalazi u određenom nizu nukleotida. Ukoliko se u tome uspije, projekt bi mogao poboljšati propusnost uređaja i smanjiti troškove pri ostvarenju vizije personalizirane analize gena po cijeni od stotinu do tisuću američkih dolara. Za usporedbu, prvo određivanje niza gena „sekvencioniranje" koje je učinjeno tijekom Human Genome projekta (HGP) stajalo je tri milijarde dolara.

Pristup individualnom genetskom kodu može dovesti do napretka u osobnoj medicini, ističu u IBM-u. Primjenom genskih i molekularnih podataka može se olakšati otkrivanje i kliničko testiranje novih proizvoda te određivanje predispozicija osobe za pojedine bolesti ili zdravstvena stanja.

Tim IBM-ovih znanstvenika iz četiri područja istraživanja – nanoproizvodnje, mikroelektronike, fizike i biologije – okupio se kako bi svladao tehniku provlačenja dugačke molekule DNK kroz samo tri nanometra široku rupu, poznatu i pod nazivom nanopora, u silicijskom mikročipu. Nanometar je jedan milijarditi dio metra, oko 100 tisuća puta manji od širine ljudske kose. Kako molekula DNK prolazi kroz nanoporu dio po dio, električni senzor „čita" njen sastav. Informacije koje prikupi čitač mogle bi se koristiti u boljem razumijevanju medicinskog stanja pojedinca i pronalasku potpuno prilagođene zdravstvene zaštite određenoj osobi.

„Tehnologije koje omogućuju brzo čitanje sastava molekule DNK imaju mogućnost revolucionirati bio-medicinska istraživanja i postati vjesnik personalizirane medicine. Također, takve tehnologije bit će jeftinije i široko dostupne." izjavio je znanstvenik tvrtke IBM Research, Gustavo Stolovitzky. „Naposljetku, to bi moglo poboljšati kvalitetu medicinskih usluga identificiranjem pacijenata koji imaju najviše koristi od određenih lijekova i onih koji su podložni većim rizicima od štetnih nuspojava."

IBM Research radi na optimizaciji procesa kontrole prolaza DNK vlakana kroz minijaturni otvor na tankoj membrani tijekom analize koja služi sekvencioniranju - utvrđivanju sastava DNK molekule. Širom svijeta znanstvenici rade na uporabi tehnologije nanopora u čitanju molekule DNK. Međutim, nitko do sada nije shvatio kako se može kontrolirati brzina kojom nit DNK putuje kroz nanoporu. Usporavanje tog prolaska od izuzetne je važnosti u čitanju sastava molekule. Znanstvenici IBM-a tvrde kako su se dosjetili jedinstvenog pristupa kojim će se uhvatiti u koštac sa spomenutim izazovom.

Kako bi kontrolirali brzinu kojom molekula DNK putuje kroz mikroporcesorovu nanoporu, IBM-ovi znanstvenici su napravili uređaj koji se sastoji od nekoliko slojeva nanostrukturiranog dielektričkog metala probušenog nizom nanopora. Razlike u naponu između električno vodljivih metalnih slojeva moduliraju električna polja unutar nanopora. Uređaj koristi razliku u naponu koja se pojavljuje uzduž molekule DNK i u moduliranim električnim poljima u nanoporama što rezultira hvatanjem molekule DNK koja prolazi kroz tu rupu. Ciklički izmjenjujući voltažu tih vrata (uključujući ih i isključujući) znanstvenici su teoretski i simulacijom na računalu pokazali kako uređaj djeluje te očekuju kako će njegovu izvedivost dokazati i pokusom. Molekula DNK će se u tom uređaju moći kretati kroz nanoporu brzinom od jednog nukleotida po ciklusu – što je brzina za koju znanstvenici u IBM vjeruju kako će biti dovoljna za čitanje sastava DNK.

Sposobnost utvrđivanja sastava ljudskog genoma dostupna svakom pojedincu konačni je cilj ove metode sekvencioniranja DNK molekule i kolokvijalno je nazvan „genomom od tisuću dolara."

IBM je u jesen 2005. godine revidirao svoja pravila privatnosti i politiku jednakih mogućnosti kako bi reflektirao namjere kompanije u raspolaganju genetskim informacijama svojih zaposlenika – s velikim poštivanjem njihove osobne privatnosti. Tvrtka se suzdržala od uporabe genetskih informacija osobe u kontekstu njenog zaposlenja. U to doba IBM je nedvojbeno bila prva tvrtka na svijetu koja je pravilnikom ograničila mogućnost uporabe osobnih genetskih informacija u odlukama koje se tiču zapošljavanja.

Sjedinjene Američke Države su 21. svibnja 2008. godine donijele Zakon o zabrani diskriminacije na temelju genetskih informacija – GINA (Genetic Information Nondiscrimination Act) koji će Amerikance zaštiti od diskriminacije na temelju njihovih genetičkih informacija kad su u pitanju zapošljavanje i zdravstveno osiguranje. Zakon je odobren u Senatu jednoglasno, a u Kongresu s 414 glasova za i jednim protiv. Ta mjera, o kojoj se u američkom Kongresu raspravljalo trinaest godina, utrt će put k ostvarenju svih prednosti koje obećava razvoj personalizirane medicine, a bez straha od diskriminacije.