افزایش سرعت و کاهش هزینه در تکنیک جدید می‌تواند افق‌های تازه‌ای در راه معالجه‌ی بیماران بازکرده و همچنین امکان مشخص‌کردن دقیق عوامل بیماری، داروهای مؤثر و دستورالعمل‌های درمان را فراهم می‌کند.

با به کارگیری شبیه‌سازی کامپیوتری،‌محققان دانشگاه ایلینویز (Illinois) موفق به ارائه‌ی تکنیک جدیدی برای توالی‌یابی شدند. در این تکنیک مولکول DNA از یک خازن دارای سوراخ یک نانومتری روی یک تراشه‌ی نیمه‌رسانا به جلو و عقب حرکت داده می‌شود. این تکنیک می‌توتند منجر به تولید یک وسیله برای مشخص کردن سریع و کارامد توالی ژنوم انسان شود.

به گزارش شبکه‌ی خبری زیست‌شناسی (BNN)، هزینه‌ی 1000 دلاری یا کمتر توالی‌یابی (که اکثر شرکت‌های آن را پرداخت می‌کنند) می‌تواند افق‌های تازه‌ای در راه معالجه‌ی بیماران باز کرده و امکان مشخص‌کردن دقیق عوامل بیماری، داروهای مؤثر و دستورلعمل‌های درمان را فراهم می‌کند.

به گفته‌ی پروفسور آلکسی آکسیمنتیوف ( - (Aleksei Aksimentievمحقق موسسه‌ی بکمان (Beckman) به رغم تلاش‌های زیادی که استفاده از سوراخ‌های نانومتری برای توالی‌یابی DNA صورت گرفته، اما دقیقا مشخص نبود که چکونه این سوراخ‌ها این کار را انجام می‌دهند. اما تحقیق حاضر پاسخ این پرسش را ارائه کرده است.

با استفاده از شبیه‌سازی مولکولی، حرکت جلو و عقب DNA در خازن یک نانومتری، اثرانگشت الکترواستاتیکی ویژه‌ای بوجود می‌آورد که می‌تواند در مشخص کردن توالی بکار رود. این خازن از دو لایه‌ی سیلیکونی تشکیل شده که با یک لایه‌ی عایق دی‌اکسید‌سیلیکون جدا شده‌اند.

حین عبور از سوراخ، میدان الکتریکی DNA یک پتانسیل الکترواستاتیکی به وجود می‌آورد که برای هر نوکلئوتید متفاوت است و توسط لایه‌های بلا و پایین غشای مخزن قابل تشخیص است. یک وسیله‌ی نیمه رسانا که قادر به خواندن پتانسیل‌های الکتروستاتیکی و رمز‌گشایی توالی ژنتیکی‌ است نیز در این تکنولوژی بکار می‌رود.

به گفته‌ی این محققان در این تحقیق، تا کنون سوراخ‌های نانومتری در غشاهای الکتریکی ساخته، و سیگنال‌های ولتاژی حاصل از عبور DNA ثبت شده‌اند. تحقیقات بعدی روی کاهش اختلالات این سیستم و افزایش سرعت عبور DNA از سوراخ‌ نانومتری انجام خواهد شد.
 

در DNA، دو باز پورین، آدنین (A) و گوانین (G) و دو باز پیریمیدین، تیمین (T) و سیتوزین (C) وجود دارد. هر نوکلئوتید از یک باز، یک فسفات و یک دنباله قندی تشکیل شده است که واحدهای دزاکسی ریبوز مجاور هم در آنها بوسیله پیوندی فسفودی استری در جهت 5َ به 3َ پلیمریزه شده و زنجیره بلند پلی نوکلئوتیدی را تشکیل می‌دهند. در ژنوم انسانی این رشته های پلی‌نوکلئوتیدی (در شکل مارپیچ دوتایی) از صد میلیون نوکلئوتید تشکیل شده اند که اندازه آنها از 50 میلیون جفت باز (برای کوچکترین کروموزوم، کروموزوم 21) تا 250 میلیون جفت باز (برای بزرگترین کروموزوم، کروموزوم یک) متغیر است. ساختمان آناتومیک DNA حاوی اطلاعات شیمیائی است که انتقال دقیق اطلاعات ژنتیکی از یک سلول به سلولهای دیگرش و از یک نسل به نسل بعدی را فراهم می‌کند.  همینطور ساختمان اولیه DNA توالی اسیدهای امینه را در زنجیره پلی پپتیدی پروتئین ها مشخص می کند. این خواص ناشی از ماهیت و ساختمان DNA است که جیمزواتسون (James Watsom) و فرانسیس کریک(Francis Crick )در سال 1935 آنرا توصیف کردند. بر اساس مطالعات آن‌ها، مولکول DNA مارپیچ دوتائی شبیه نردبان مارپیچیی راست گرد است که دو زنجیره پلی نوکلئوتیدی آن در دو جهت مخالف هم قرار دارند و بوسیله پیوند های ئیدروژنی بین بازها در کنار یکدیگر نگه داشته شده اند: آدنین یک رشته با تیمین رشته دیگر و و سیتوزین با گوانین پیوند برقرار می کند. در نتیجه دانستن توالی بازهایی یک نوکلئوتید از یک زنجیره باعث مشخص شدن توالی بازهای زنجیره دیگر می شود. بنابراین یک مولکول دو رشته‌ای DNA می تواند با جدا شدن رشته ها از یکدیگر از روی توالی رشته های اولیه، دو رشته مکمل جدید را دقیقا سنتز و همانند سازی نماید. همینطور در صورت لزوم، توالی مکمل باز ها امکان ترمیم دقیق و موثر مولکول DNA آسیب دیده را فراهم می کند.