Przenośny wykrywacz DNA

Nowy przenośny analizator DNA przeprowadza w czasie rzeczywistym analizę próbek krwi pozostawionych na miejscu przestępstwa. Naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley opracowali urządzenie, które łączy mikrofluidykę, elektronikę, optykę i technologię wykrywania chemikaliów w jednym urządzeniu wielkości teczki. Podczas gdy poprzednie grupy opracowały systemy typu „lab-on-a-chip”, żadnemu z nich nie udało się stworzyć całkowicie przenośnego, solidnego systemu, który można wykorzystać na miejscu zdarzenia, mówi kierownik zespołu Richard Mathies .

CSI na miejscu: Po pobraniu próbki krwi z miejsca przestępstwa to urządzenie wielkości aktówki może zostać użyte do ekstrakcji i analizy DNA w ciągu sześciu godzin lub mniej.

Nowe urządzenie może być używane do analizy krótkich powtórzeń tandemowych (STR), techniki, która stała się rutyną we współczesnej pracy kryminalistycznej od czasu jej pierwszego zastosowania w 1991 roku, ale zwykle ma miejsce w laboratorium. Badacze przeprowadzili profilowanie STR w czasie rzeczywistym na pozorowanym miejscu zbrodni utworzonym przez biuro szeryfa hrabstwa Palm Beach (FL). W ciągu sześciu godzin na miejscu zbrodni pobrano próbki krwi i przeprowadzono ekstrakcję DNA oraz analizę.

Naukowcy podkreślają jednak, że chociaż ich system jest bardzo niezawodny, nie jest jeszcze dostępny na rynku i może służyć jedynie do dostarczania wstępnych dowodów do dochodzeń policyjnych. Zaletą jest to, że policja może teraz uzyskać niemal natychmiastową informację o tym, kto jest najbardziej prawdopodobnym przestępcą, wyjaśnia Mathies. Dzięki temu mogą znaleźć osobę i zdobyć kluczowe dowody, zanim opuści ona region lub zniszczy dowody.

Mathies jest wynalazcą macierzy do elektroforezy kapilarnej i przenoszących energię etykiet barwników fluorescencyjnych – dwóch technologii powszechnie stosowanych w nowoczesnych sekwenatorach DNA. Technologie te łączą zminiaturyzowane analizy chemiczne i biochemiczne z detekcją fluorescencyjną o wysokiej czułości.

Po pobraniu próbki na miejscu przestępstwa, nici DNA są amplifikowane i rozdzielane w celu wykrycia sygnatury. Wewnątrz urządzenia fragment DNA jest replikowany w 160-nanolitrowym reaktorze łańcuchowej reakcji polimerazy (PCR) sprzężonym z grzałką na chipie i czujnikiem temperatury. Próbka biologiczna i odczynniki PCR są przez pewien czas poddawane działaniu trzech różnych temperatur, a do analizy DNA metodą elektroforezy kapilarnej używany jest siedmiocentymetrowy kanał rozdzielający. Korzystając z urządzenia, naukowcom udało się wytworzyć odtwarzalne profile STR próbek DNA w zaledwie dwie i pół godziny.

Detektor mierzy 30 na 25 na 10 centymetrów i waży 10 kilogramów. Zużywa 20 watów mocy, którą może dostarczyć akumulator samochodowy. Dzięki temu można go łatwo przenosić w walizce i odprawiać jako bagaż lotniczy, mówi członek zespołu Peng Liu.

Jednym z największych wyzwań przy projektowaniu przenośnego urządzenia do sekwencjonowania DNA jest kontrolowanie przepływu próbek przez system. Aby rozwiązać ten problem, Mathies i współpracownicy zbudowali wielowarstwowy plastikowy chip zawierający skomplikowany system wytrawionych kanałów. Ten system został wyprodukowany przy użyciu tych samych technik, które są używane do produkcji chipów komputerowych.

Większość stanów USA pobiera obecnie próbki DNA od podejrzanych po aresztowaniu. Tak więc możliwość szybkiego dopasowania próbek z miejsca przestępstwa do zapisów z tej bazy danych może znacznie przyspieszyć identyfikację przestępców, mówi Mathies.

Zespół Berkeley planuje poprawić czułość i przepustowość urządzenia poprzez zintegrowanie innych etapów analitycznych, takich jak czyszczenie po PCR. Dzięki integracji większej liczby jednostek możliwe będzie jednoczesne analizowanie kilku próbek DNA, wyjaśnia Liu. Naukowcy twierdzą, że urządzenie może pojawić się na rynku już za trzy do pięciu lat.

Jedną z barier w rozwoju technologii lab-on-a-chip jest integracja systemów i procesów, i właśnie ten aspekt nowej pracy jest naprawdę ekscytujący, mówi Stephen Haswell z University of Hull w Wielkiej Brytanii, który pracuje również nad dopasowywaniem DNA na miejscu przestępstwa. Praca ta jest ważnym osiągnięciem zarówno dla środowiska kryminalistycznego, jak i dla tych, którzy dążą do opracowania technologii prawdziwie opartej na laboratorium na chipie.

ukryć