پژوهشگران فناوری‌ نانوی دانشگاه کرنل ابزار جدیدی برای مطالعه تغییرات اِپی‌ژنتیکی (epigenet IC) در DNAهایی که باعث سرطان و سایر بیماری‌ها می‌شوند، اختراع کردند؛ یک افزاره سیالیت نانومقیاس که DNA را مولکول به مولکول جدا و جمع‌آوری می‌کند.

اِپی‌ژنتیک به تغییرات شیمیایی در DNA گفته می‌شود که تغییری در کد ژنتیکی واقعی ایجاد نمی‌کنند، ولی می‌توانند سیمای ژنی را تحت تاثیر قرار دهند و به هنگام تکثیر منتقل شوند. یکی از مهمترین آنها متیلاسیون است که در آن گروه‌های متیل به DNA ملحق می‌شوند.

زیست‌شناسان متیلاسیون را با رسوب شیمیایی مولکول‌های متیله شده مطالعه می‌کنند، ولی این روش‌ها نیازمند نمونه‌های بزرگی بوده و معمولا مولکول‌هایی که قرار است، پیدا شوند را تخریب کرده یا دور می‌ریزند. نانوسیالیت روشی برای انتخاب مولکول‌های منفرد از داخل نمونه‌های کوچک و جمع‌آوری آنها برای مطالعه بیشتر در اختیار می‌گذارد.

این فرایند با یک واکنش شیمیایی که یک برچسب فلورسانت به مولکول‌های متیله شده DNA الحاق می‌کند، شروع می‌شود. سپس نمونه از یک کانال نانوسیالیت به عرض ۲۵۰ نانومتر - آنقدر کوچک که مولکول‌های DNA یک به یک عبور کنند - عبور داده می‌شود.

لیزرهایی برای درخشان کردن سیال و ایجاد فلورسانس استفاده می‌شود. هنگامی که مولکول فلورسانت حرکت می‌کند، یک آشکارساز یک پالس میدان الکتریکی ایجاد می‌کند که این مولکول را درست قبل از اینکه کانال به شکل Y به دو شاخه تقسیم شود، به یک سمت هل می‌دهد. بدین ترتیب مولکول‌های متیله شده از یک شاخه و بقیه از شاخه دیگر عبور می‌کنند.

این پژوهشگران گفتند: این افزاره آن قدر بسرعت واکنش می‌دهد که می‌تواند ۵۰۰ مولکول را در دقیقه جدا کند. آنها یادآوری کردند که جداسازی فلورسانسی چیز جدیدی نیست، ولی قبلا فقط با مواد بزرگ‌تر مانند نانوذرات یا سلول‌ها انجام می‌شده است.

برای تست این روش، این پژوهشگران خاصیت فلورسانسی را در هر بازوی Y مشاهده کردند. همچنین مجموعه کوچکی از مولکول‌های متیله شده را جمع‌آوری کرده و با استفاده از روش PCR مقادیر اندکی از یک ماده ژنتیکی را می‌توان در عرض چند ساعت به چند میلیون برابر خود افزایش داد. به این ترتیب می‌توان با نشانگرهای ژنتیکی بیماری‌های عفونی، سرطان و نقایص ژنتیکی را به نحوی مطمئن و سریع تشخیص داد.

این محققان PCR (واکنش زنجیره‌ای پلمری) که برای شیمیدانان آلی آشنا است را تقویت و تجزیه کردند. آنها گفتند یك تا دو درصد خطا داشت که بخوبی با سایر روش‌های جداسازی قابل مقایسه است.

این پژوهشگران می‌گویند که خروجی جداسازی شده می‌تواند به یک سیسستم میکروسیالیت دیگر برای تعیین توالی خودکار ژنی وارد شود. آنها افزودند این روش با سایر اعمال جداسازی مولکولی سازگاری دارد.

این پژوهشگران، جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجله‌ی «Proceedings of the National Academy of Sciences» منتشر کرده‌اند.