Zwitserse technici zijn in het multidisciplinaire project GenoRobotics van de École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) in Zwitserland, bezig een draagbaar apparaat voor DNA-onderzoek te ontwikkelen.
Het probleem met de huidige methoden is dat DNA vaak moet worden opgeslagen en naar een gespecialiseerd lab moet worden gestuurd om te worden gekarakteriseerd. Dat is vooral moeilijk als op afgelegen plaatsen monsters worden genomen. Deze kunnen onderweg ook nog eens besmet raken, wat betekent dat je terug moet om een nieuw monster te nemen. Met dit toestel kunnen wetenschappers DNA extraheren en sequencen terwijl ze in het veld zijn. Op die manier kunnen ze nauwkeuriger kaarten maken van bijvoorbeeld veranderingen in regiospecifieke flora.
Het project staat onder leiding van twee oud-studenten van de EPFL, Nicolas Adam en Jonathan Selz. De twee kwamen op het idee toen ze op een onderzoeksexpeditie in Madagaskar waren om de leefomgeving van maki’s te karakteriseren. De monsters moesten voor analyse naar de Verenigde Staten worden teruggezonden. Door administratieve rompslomp – duurde het twee jaar voordat ze in een laboratorium konden worden geanalyseerd. De twee realiseerden zich dat ze een manier moesten vinden om DNA te sequensen en te analyseren om deze lange vertragingen te vermijden.
Hydrogel
Om het extractieproces te versnellen, maakt de technologie gebruik van een hydrogel die door EPFL-studenten werd ontwikkeld. De hydrogel werd oorspronkelijk ontworpen voor het toedienen van vaccins en bevat minuscule naaldjes. Het is een klein, vierkant stukje gel dat – eenmaal op een soort gedrukt – door middel van de naaldjes het DNA kan extraheren.
“Onze tests tonen aan dat de op deze manier verkregen strengen zuiver en geconcentreerd genoeg zijn om DNA-barcoding uit te voeren”, zegt Adam in een artikel van de EPFL. “Om te voorkomen dat de monsters tijdens het extraheren besmet raken, hebben we een nieuw mechanisme ontwikkeld, dat werkt als een nietmachine.”
“Voor het sequencen willen we een systeem gebruiken dat ontwikkeld is door Oxford Nanopore Technologies,” vertelt onderzoeker Cyril Monette, die ook aan het project is verbonden.
Barcoding
Zodra de strengen zijn verzameld, bestaat de volgende stap erin het DNA te kwantificeren. In het GenoRobotics-apparaat gebeurt dit met behulp van een geminiaturiseerde spectrofotometer – een veelgebruikt type instrument dat werkt door te meten hoe de DNA-bevattende moleculen UV-stralen absorberen. “Het moeilijke deel is ervoor te zorgen dat je na het kwantificeringsproces genoeg genetisch materiaal hebt,” aldus Monette.
De technici willen ook een opslagmedium ontwikkelen die kan worden gebruikt in gebieden waar internetverbindingen onbetrouwbaar zijn. Het sequencen van een genoom kan tientallen gigabytes geheugen vergen. De twee zijn van plan gebruik te maken van DNA-barcoding – korte segmenten van DNA – waarbij één enkel gen kan worden gekarakteriseerd. Als de monsters zijn geanalyseerd, is het de bedoeling die gegevens te uploaden naar een databank, waar ze worden gekoppeld aan bestaande, openbaar toegankelijke databanken als iBOL en GenBank.
Ook interessant: Europese onderzoekers vragen om vrijgave van genoombewerking voor de landbouw
