Je leest:

Microkanaal ordent DNA

Microkanaal ordent DNA

Auteur: | 29 augustus 2006

Stroming door een microscopisch kanaaltje sleurt grote DNA-strengen sneller mee dan kleine varianten, ontdekte de Delftse nanotechnoloog Derek Stein. Zijn techniek kan moleculen van verschillende lengte van elkaar scheiden zonder ingewikkelde bewerkingen. Dat maakt piepkleine labs on a chip mogelijk, die in een oogwenk een mengsel ontleden in zijn onderdelen. Stein en collega’s publiceren hun vinding in de Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Druk op de leiding, kraan openen en de DNA-strengen komen op volgorde van groot naar klein uit een minifabriekje gespoten. Zonder trucs als labelen van de moleculen, ze uit elkaar trekken met elektrische velden of ze vastplakken aan andere moleculen op een micro-array: onderzoekers Derek Stein, Cees Dekker, Frank van der Heijden en Wiepke Koopmans van het Delftse Kavli Institute for Nanoscience gebruiken een nauw kanaal van miljoenste meters breed om DNA-strengen in een mengsel te sorteren. Zulke DNA-fragmenten rollen zich automatisch op in balletjes; hoe langer de streng, hoe groter de bal en de kracht die hij van de langsstromende vloeistof voelt. Grote moleculen worden daarom makkelijker meegevoerd door de stroming en laten hun kleinere, lichtere broeders achter zich. De methode, automatisch klein omdat het kanaaltje waar de vloeistof doorheen loopt klein moet zijn, past prachtig in een draagbare sensor, een lab on a chip. Een mogelijke toepassing ligt in de forensische wetenschap.

Opgerolde DNA-strengen worden meegevoerd door de stroming in dit microkanaaltje; hoe groter het molecuul, hoe sneller de stroming het meesleept. Daardoor worden de fragmenten automatisch gesorteerd op grootte. bron: FOM / TU Delft

DNA-analyse in een handomdraai

Een moord oplossen met slechts een bloedvlekje van de dader als spoor? Geen probleem voor de moderne forensisch specialist. In een laboratorium analyseert die het DNA in de bloedvlek, vergelijkt dat met DNA van de mogelijke dader en een triomfantelijke detective kan het dossier sluiten. Razendsnelle wonderjongens als in de serie Crime Scene Investigation ten spijt is DNA-analyse vooral een oefening in geduld: de gangbare methodes hebben aan het piezeltje DNA-materiaal in een daderspoor niet genoeg om een fatsoenlijke analyse te maken. Stap één is daarom het materiaal te vermenigvuldigen door de DNA-strengen keer op keer te kopiëren; dat duurt een paar dagen en wat uiteindelijk wordt geanalyseerd bestaat uit kopieën van kopieën van het originele materiaal. Pas dan kan de elektroforese-techniek de verschillende moleculen met een elektrisch veld van elkaar halen.

Gel electroforese is een gangbare manier om DNA-profielen in kaart te brengen.

Kan een forensische analyse sneller, op de plaats van het misdrijf en vooral: met alléén het originele materiaal? De Delftse vinding leidt misschien tot zo’n laboratorium voor in de jaszak. Wie namelijk DNA-strengen van verschillende grootte kan onderscheiden, weet óók van wie ze afkomstig zijn. Elk mens heeft een uniek genoom (al het DNA bijeen) dat altijd op dezelfde plaatsen breekt onder invloed van hetzelfde knipenzym. Door zo’n persoonsgebonden verdeling van korte en lange DNA-strengen te sorteren kan een onderzoeker in een handomdraai DNA-profielen vergelijken.

Normaal gesproken gebeurt het sorteren van DNA-fragmenten met gel elektroforese. De rechthoekige kanaaltjes die de Delftenaren gebruiken, bieden een simpelere, beter afstelbare en vooral veel snellere methode. In de opstelling van Stein en collega’s vindt de scheiding plaats op het niveau van een enkel molecuul, zonder extra moleculaire labels om het sorteerproces te helpen. Of de techniek ooit uitgroeit tot Star Trek-achtige draagbare DNA-scanners weet niemand; voorlopig richten de Delftenaren zich op het verbeteren van de techniek.

DNA en de forensische wetenschap

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 29 augustus 2006

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.