Vervang de gebruikelijke DNA-basen door moleculen die gemakkelijker uit elkaar zijn te houden, en sequensen wordt een stuk simpeler. Amerikaanse onderzoekers hebben zo’n opzetje voor het eerst volledig werkend weten te krijgen, onthulden ze onlangs in PNAS.

Jingyue Ju (Columbia University) en George Church (Harvard) en collega’s noemen het ‘sequencing by synthesis’, afgekort SBS. De techniek is gebaseerd op een hemolysine-eiwit, dat van nature poriën vormt in celmembranen en een sterk aanzuigende werking heeft op enkelstrengs DNA. De hemolysines hang je met een stukje synthetisch membraan op in een chip, tussen twee elektrodes warmee je de inwendige weerstand kunt meten. In de huidige chip passen er 264 en dat zou moeten betekenen dat je 264 DNA-fragmenten tegelijk kunt sequensen.

Aan het hemolysine koppel je een DNA-polymerase: een enzym dat enkelstrengs DNA kopieert door passende basen aan elkaar te rijgen.

En in plaats van gewone losse basen voer je aan dat polymerase basen toe, waar je met behulp van klikchemie een lange staart aan hebt gehecht. Die staarten bestaan deels ook uit korte DNA-sequenties, aangevuld met wat uitsteeksels die per base verschillen. Het polymerase lijkt daar zelf geen moeite mee te hebben.

Vervolgens voer je een te analyseren DNA-streng aan, met lusjes aan de uiteinden zodat hij zelf niet door de hemolysineporiën kan. Een polymerase vangt hem op en begint hem te kopiëren. Telkens als het daarbij een losse base oppikt, wordt de staart daarvan in de nabijgelegen porie gezogen. Dat geeft een elektrisch signaal waaraan je herkent welke base het was.

De kunst is dan om de timing goed te krijgen. Tegen de tijd dat het polymerase klaar is met het aankoppelen van de base moet de hele staart door de porie heen zijn, en moet de meting zijn voltooid. Ter afsluiting wordt hij losgeknipt van de base en verdwijnt uit de porie, die dan klaar is om de volgende staart op te pikken.

Het klinkt ingewikkeld, maar het heeft het grote voordeel dat je de verschillende staarten zo in elkaar kunt zetten dat ze sterk verschillende signalen geven. Tot nu toe trok je bij nanoporiesequencing eigenlijk altijd de te analyseren DNA-streng zélf door de porie heen; dan moet je verschillen meten tussen de basen zélf, en in de praktijk zijn die zo klein dat het de grootste moeite kost.

Hoe snel deze sequencing werkt, wordt uit de publicatie niet echt duidelijk. Maar de auteurs willen wel kwijt dat er nog ruimte voor verbetering is.

bron: Columbia University