شناسایی اطلاعات ژنتیکی با توالی یابی دی ان ای

به گزارش ایران اکونومیست به نقل از ستاد ویژه توسعه فناوری نانو ریاست جمهوری، مولکول DNA موجود در هسته سلول‌های موجودات، حاوی اطلاعات ژنتیکی بسیار مهمی است. در حقیقت تمام مشخصات جسمی و روانی هر موجود نتیجه ژن‌هایی است که در توالی DNA آن موجود ذخیره شده است. خواندن توالی DNA هر فردی، مشخصات مهمی درباره گذشته و آینده او ارائه خواهد کرد. به عنوان مثال تکرار نوع خاصی از جملات در توالی مولکلول DNA نشان دهنده امکان ابتلای فرد به بیماری آلزایمر است. در نتیجه، یکی از گام‌های مهم تشخیص، پیشگیری و درمان بیماری‌ها هر فرد از طریق توالی یابی ملکول DNA آن فرد است.
در حال حاضر توالی یابی مولکول DNA با هزینه‌های زیاد و در مدت زمان طولانی و تنها در آزمایشگاه‌های پیشرفته قابل انجام است. لذا هدف از انجام این تحقیق استفاده از ساختارهای نانومتری جهت بررسی امکان توالی یابی مولکول DNA به وسیله‌ی امواج پلاسمونی بوده است.
به گفته یکی از محققان این گروه، نتایج این تحقیق نشان می‌دهد که از نظر تئوری امکان توالی یابی ملکول DNA با سرعت بالا توسط امواج پلاسمونی محلی در ساختارهای حفره‌ای و پروانه‌ای امکان پذیر است: به نظر می‌رسد استفاده از امواج پلاسمونی بتواند مشکلات اساسی توالی یابی DNA را حل کند. در پی استفاده از این امواج کاهش ابعاد وسیله‌ آزمایشگاهی، افزایش سرعت و دقت توالی یابی و همچنین کاهش احتمالی هزینه‌ توالی یابی ایجاد خواهد شد که منجر به انقلابی بزرگ در مهندسی ژنتیک و پزشکی می‌شود. گسترش ادواتی با این مشخصات مهم‌ترین گام در جهت فردی سازی علم پزشکی در آینده خواهد بود.
در این تحقیق که به صورت تئوری و محاسباتی انجام شده، سه نوع ساختار حفره، پروانه‌ای و ساختار ترکیبی حفره-پروانه شکل مورد مطالعه قرار گرفته‌اند. همچنین با توجه به جذب زیاد مولکول DNA در طول موج‌های فرابفش، از موادی مانند گرافن، آلومینیوم، کروم و رودیوم استفاده شده است که قابلیت تحریک امواج پلاسمونی محلی در طول موج‌های فرابنفش را داشته باشند.
توالی‌یابی؛ در علم ژنتیک و بیوشیمی، به معنی تعیین ساختار داخلی یک بسپار (نظیر ترتیب نوکلئوتیدهای سازنده دی‌ان‌ای) است. نتیجه این فرایند، دستیابی به توالی ساختارهای مختلف اتمی در بسپار است که نمایانگر ساختار توالی مولکول در سطح اتمی می باشد.
این تحقیقات حاصل تلاش‌های بشیر فتوحی و وحید فرامرزی- دانشجویان دکترای مهندسی برق دانشگاه تربیت مدرس- و دکتر وحید احمدی- عضو هیأت علمی دانشگاه تربیت مدرس- است. نتایج این کار در مجله‌ Optics Letters (جلد 41، شماره 18، سال 2016، صفحات 4229 تا 4232) با ضریب تاثیر 3.04 (Imapct Factor=3.04) منتشر شده است.