Hoewel de ontrafeling van een genoom de laatste jaren steeds goedkoper is geworden, kost het nu nog honderdduizenden dollars per persoon. Daarom is de DNA volgorde pas van zo’n 20 mensen ter wereld bekend. Klassieke sequencing-methoden bepalen de basevolgorde door het DNA na te maken. Amerikaanse wetenschappers onder leiding van Professor Stuart Lindsay willen het via een andere weg proberen: ze laten een nanomachientje elke base scannen.
De nanoscanner is een variant op Scanning Tunneling Microscopie (STM). Die tast met een naald van slechts 1 atoom breed oppervlakten af. De naald staat onder een heel klein beetje spanning en als de punt dicht genoeg bij een geleidend molecuul komt, springen er een paar elektronen over. Het resultante stroompje is meetbaar met de aangekoppelde computer. Meestal gebruiken wetenschappers STM om plaatjes van een oppervlak te maken. Dat kan door de naald steeds heen en weer te laten bewegen, en zo het relief van een oppervlak in kaart te brengen. Dan zit de naald aan een flexibel staafje dat mee beweegt als de oppervlak hoger wordt.
Dat werkt hier niet: DNA basen zijn bijna allemaal even hoog. Ook is DNA nogal wendbaar en hebben de basen stukjes die exact hetzelfde zijn. Je hebt dus kans dat je het DNA op zijn zij meet in plaat van rechtop en dan lijken alle basen hetzelfde. Dat is natuurlijk niet zo handig als je juist het verschil tussen de basen wilt meten.
Daarom hebben de onderzoekers een molecuul aan het uiteinde van de naald geplakt. Dat molecuul (mercaptobenzoeenzuur) grijpt DNA basen vast die toevallig langskomen door er waterstofbruggen mee te maken. Vervolgens is de naald op een paar nanometer van een grondplaat vastgezet, die ook een grijper-molecuul kreeg. Samen vormt dat een moleculaire pincet. Door die waterstofbindingen draaien alle basen met de goede kant naar boven en dat is weer meetbaar als een stroompje.
Met een beetje proberen, kwamen de onderzoekers erachter dat 2,5 nanometer tussen de pincet uiteinden precies groot genoeg is: grotere moleculen passen er niet in en kleinere moleculen maken geen contact. Alleen DNA basen lieten elektronen van de ene naar de andere kant overspringen. En als bonus, bleken de vier verschillende basen ook nog elk een unieke ‘elektrische handtekening’ te hebben. De hoeveelheid elektronen die ze doorgeven hangt af van de chemische structuur en die is nou net wel anders tussen de basen. Klaar is de nanoscanner!
Door een enkele DNA streng door een nanobuisje te leiden met aan het einde de nanoscanner, konden ze de DNA volgorde een stukje bepalen. Maar voordat de toepassing echt op grote schaal kan worden gebruikt, moet deze eerst nog in water lukken. Nu gaat het alleen nog maar in vacuüm.