Slimme zelfassemblage levert mRNA-detector op

Enkelstrengs DNA met een uitgekiende basenvolgorde kan zichzelf opvouwen tot ‘tegeltjes’ op nanometerschaal, waar ook nog eens functionele groepen bovenuit steken die je kunt gebruiken om specifieke micro-RNA-fragmenten te detecteren. Het recept is vorige week door Amerikaanse onderzoekers gepubliceerd in Science.

De zogeheten ‘DNA-origamitechniek’ maakt gebruik van de neiging van DNA-strengen om zich aan elkaar te binden, maar alleen als de volgorde van de basen complementair is. Als je verschillende strengen met uitgekiende basenvolgordes door elkaar mengt, kun je nauwkeurig voorspellen in welk patroon ze aan elkaar zullen gaan klitten.

Onderzoekers van het Center for Single Molecule Biophysics (Arizona State University) zijn er nu in geslaagd om het DNA van het M13-virus, dat bestaat uit een sequentie van 7.249 basen, zichzelf in zigzagvorm te laten opvouwen tot een soort tapijtje van 90 bij 60 nanometer. Dat gebeurt onder invloed van stukjes synthetisch DNA van zo’n 200 basen, die de lussen in de grote sequentie als het ware aan elkaar weven.

Sommige van die kleine stukjes DNA dienen puur als binding, andere vertonen lussen die niet in het tapijt worden ingebouwd maar er bovenuit steken. Die lussen zijn dan weer complementair aan het mRNA, dat je wilt detecteren.

De onderzoekers claimen dat ze in oplossing 10¹⁴ van die tegeltjes hebben gemaakt, met een opbrengst van bijna 100 procent.

De detectieprocedure bestaat er vervolgens uit, dat je de tegeltjes in oplossing laat hybridiseren met mRNA. Vervolgens laat je ze landen op een mica ruitje, en tast ze af met een atomic force-microscoop (AFM). De lussen waar mRNA aan vastzit zijn veel stijver, en dat kan de AFM gemakkelijk voelen.

Als je een overmaat van tegeltjes gebruikt, zodat alle aanwezige mRNA-strengen worden gebonden en er nog vrije detectielussen overblijven, kun je zo ook een kwantitatieve analyse doen.

Het is zelfs mogelijk om verschillende mRNA’s tegelijk op te sporen. Voor elke mRNA maak je een aparte batch, waarbij de detectielussen telkens ergens anders op de tegeltjes zitten. Op de illustratie zijn vier mogelijke locaties te zien, in verschillende kleuren. Als extra verfijning zijn nog een paar ‘index-lussen’ in de linkerbovenhoek verwerkt, zodat je altijd zeker weet dat dát de linkerbovenhoek is.

De vraag of een AFM echt handig is als analyse-instrument, wordt in het Science-artikel helaas niet beantwoord.

bron: Science, Arizona State University