Ett snabbköp kassan dator kan identifiera tusentals olika objekt genom att scanna den lilla streckkod tryckt på förpackningen. Ny teknik utvecklad vid Cornell University skulle kunna göra det lika lätt att identifiera gener, patogener, illegala droger och andra kemikalier av intresse genom att märka dem med färgkodade sonder gjord av syntetiska träd-formade DNA.
En forskargrupp ledd av Dan Luo, Cornell biträdande professor i bioteknik, har skapat "nanobarcodes" som fluorescerar under ultraviolett ljus i en kombination av färger som kan läsas av en dator scanner eller observeras med ett fluorescerande ljus mikroskop.
Andra metoder för att identifiera biologiska molekyler som finns eller utvecklas oftast innebära dyr utrustning, säger Luo. "Vi ville ha något som kunde göras med billig, lätt tillgänglig utrustning," sade han. För flera år sedan forskare skapat sonder som består av nanoskala stänger av metall faktiskt etsas med konventionella streckkoder. Sedan dess har de flesta molekylära märkning enheter blivit kallad "streckkoder", även om det inte finns några inblandade barer.
Forskarna har testat sina system med hjälp av prover som innehåller olika kombinationer av E. coli, mjältbrand och tularemi bakterier och ebola och SARS virus, och har hittat färgkoderna tydligt kunde urskilja flera olika patogener samtidigt.
Den forskning som finns beskriven i ett papper, att "DNA-fluorescens nanobarcodes för multiplex patogen upptäckter", av Luo, Yougen Li, en före detta Cornell doktorand nu vid California Institute of Technology, och yen Thi Hong Cu, en aktuell doktorand, ska offentliggöras i juli 2005 i ett nummer av tidskriften Nature Biotechnology och tillgängliga efter juni 12 i online-versionen av tidskriften.
Tanken är en av flera ansökningar har forskarna funnit för vad de kallar "dendimer-liknande DNA", som består av många korta Y-formade delarna av DNA kopplas samman i ett trädlika struktur. Det DNA som bär den genetiska koden i levande celler består av två kompletterande delar som fäster vid varandra längs sin längd. Men Luo forskning avsiktligt och helt ignorerar DNA: s genetiska kodning egenskaper. Han använder DNA, sade han, som en "generisk istället för ett genetiskt material."
Genom att syntetisera tre korta DNA-strängar, som var och är ett komplement till ett av de andra längs halva sin längd, kan forskarna skapa en Y-formad struktur. Kombinera flera av dessa strukturer skapar en webbsida med många förgreningar ändar. "Medan DNA är flexibel, den korta slingor som används här är ganska stela," Luo sagt. "En lång bit av spaghetti är diskett, men en kort bit av det är ganska stel."
En antikropp eller någon annan molekyl som kan binda till molekylen att upptäcka är ansluten till en av de lösa ändarna av DNA. Till andra ändar är fästa molekyler av fluorescerande färg i ett förutbestämt mönster.