stringtranslate.com

Нанопоровое секвенирование

Слева представлен рисунок комплекса, образованного альфа-гемолизином и дцДНК со связью через олигомер . Справа показано движение этого комплекса относительно канала нанопор последовательно в два этапа (I) и (II). Как только комплекс будет вставлен в нанопоры, белок альфа-гемолизин будет функционировать во вновь сформированной гибридной, биологической и твердотельной системе нанопор.
Иллюстрация того, как электрический сигнал генерируется ДНК, проходящей через канал нанопор.

Секвенирование нанопор — это подход третьего поколения [1], используемый при секвенировании биополимеров , в частности, полинуклеотидов в форме ДНК или РНК .

Используя секвенирование нанопор, можно секвенировать одну молекулу ДНК или РНК без необходимости ПЦР- амплификации или химической маркировки образца. Секвенирование нанопор потенциально может предложить относительно недорогое генотипирование , высокую мобильность для тестирования и быструю обработку образцов с возможностью отображения результатов в режиме реального времени. В публикациях о методе описывается его использование для быстрой идентификации вирусных патогенов, [2] [3] [4] мониторинга вируса Эбола , [5] мониторинга окружающей среды, [6] мониторинга безопасности пищевых продуктов, секвенирования генома человека, [7] секвенирования генома растений, [8] мониторинг устойчивости к антибиотикам , [9] гаплотипирование [10] и другие применения.

Разработка

Для полного осуществления секвенирования нанопор потребовалось 25 лет. Это предполагало тесное сотрудничество между научными кругами и промышленностью. Одним из первых, кто выдвинул идею секвенирования нанопор, был Дэвид Димер . В 1989 году он набросал план, как провести одноцепочечную ДНК через белковую нанопору, встроенную в тонкую мембрану, в рамках своей работы по синтезу РНК с нуля. Понимая, что тот же подход может потенциально улучшить секвенирование ДНК, Димер и его команда потратили следующее десятилетие на его тестирование. В 1999 году Димер и его коллеги опубликовали первую статью, в которой использовался термин «секвенирование нанопор», а два года спустя создали изображение, на котором в реальном времени запечатлена шпилька ДНК, проходящая через нанопоры. Еще одна основа секвенирования нанопор была заложена работой группы под руководством Хэгана Бэйли , который с 1990-х годов начал независимо разрабатывать стохастическое зондирование — метод, который измеряет изменение ионного тока, проходящего через нанопоры, для определения концентрации и идентичности нанопор. вещество. К 2005 году Бэйли добился существенного прогресса в методе секвенирования ДНК и стал соучредителем Oxford Nanopore, чтобы способствовать дальнейшему развитию этой технологии. В 2014 году компания выпустила свое первое портативное устройство для секвенирования нанопор. Это позволило проводить секвенирование ДНК практически где угодно, даже в отдаленных районах с ограниченными ресурсами. Его использовали во время пандемии COVID-19 . Четверть всех геномов вируса SARS-CoV-2 в мире секвенирована с помощью нанопоровых устройств. Эта технология также предлагает важный инструмент для борьбы с устойчивостью к противомикробным препаратам, которая является растущей угрозой общественному здравоохранению. [11]

Принципы обнаружения

Биологическая или твердотельная мембрана, в которой находится нанопора , окружена раствором электролита. [12] Мембрана разделяет раствор на две камеры. [13] К мембране прикладывается напряжение смещения, создающее электрическое поле, которое приводит в движение заряженные частицы, в данном случае ионы. Этот эффект известен как электрофорез . При достаточно высоких концентрациях раствор электролита хорошо распределяется и все падение напряжения концентрируется вблизи и внутри нанопоры. Это означает, что заряженные частицы в растворе чувствуют силу электрического поля только тогда, когда они находятся вблизи области пор. [14] Эту область часто называют областью захвата. Внутри области захвата ионы совершают направленное движение, которое можно зарегистрировать как постоянный ионный ток, поместив электроды рядом с мембраной. Представьте себе теперь полимер наноразмера, такой как ДНК или белок, помещенный в одну из камер. Эта молекула также имеет суммарный заряд, на который действует сила электрического поля, когда она находится в области захвата. [14] Молекула приближается к этой области захвата благодаря броуновскому движению и любому притяжению, которое она может иметь к поверхности мембраны. [14] Попав внутрь нанопоры, молекула перемещается через комбинацию электрофоретических, электроосмотических и иногда термофоретических сил. [12] Внутри поры молекула занимает объем, который частично ограничивает поток ионов, что наблюдается как падение ионного тока. В зависимости от различных факторов, таких как геометрия, размер и химический состав, изменение величины ионного тока и продолжительность транслокации будут различаться. Затем на основе этой модуляции ионного тока можно обнаружить и потенциально идентифицировать различные молекулы. [15]

Базовая идентификация

Величина плотности электрического тока на поверхности нанопор зависит от размеров нанопор и состава ДНК или РНК, занимающих нанопору. Секвенирование стало возможным потому, что, проходя через канал нанопоры, образцы вызывают характерные изменения плотности электрического тока, протекающего через нанопору. Полный заряд, протекающий через канал нанопоры, равен поверхностному интегралу плотности потока электрического тока через нормальные поверхности блока нанопор между моментами времени t 1 и t 2 .

Типы

Биологический

пора альфа-гемолизина (состоящая из 7 идентичных субъединиц 7 цветов) и 12-мерная одноцепочечная ДНК (белого цвета) в одном масштабе, чтобы проиллюстрировать влияние ДНК на проводимость при движении через нанопору. Ниже приведен ортогональный вид тех же молекул.

Биологическое секвенирование нанопор основано на использовании трансмембранных белков, называемых белковыми нанопорами, в частности, образованных белковыми токсинами, которые встроены в липидные мембраны , образуя пористые поверхности, зависящие от размера, с «дырками» нанометрового масштаба, распределенными по мембранам. [16] Достаточно низкая скорость транслокации может быть достигнута за счет включения различных белков, облегчающих движение ДНК или РНК через поры липидных мембран. [17]

Альфа-гемолизин

Альфа- гемолизин (αHL), нанопора бактерий, вызывающая лизис эритроцитов, изучается уже более 15 лет. [18] Исследования показали, что все четыре основания можно идентифицировать с помощью ионного тока, измеренного через пору αHL. [19] [20] Структура αHL позволяет идентифицировать конкретные основания, перемещающиеся через поры. Пора αHL имеет длину ~ 10 нм и состоит из двух отдельных участков по 5 нм. Верхняя часть состоит из более крупной структуры, напоминающей вестибюль, а нижняя часть состоит из трех возможных сайтов узнавания (R1, R2, R3) и способна различать каждое основание. [19] [20]

Секвенирование с использованием αHL было разработано на основе фундаментальных исследований и структурных мутаций с переходом к секвенированию очень длинных ридов. Мутация белка αHL улучшила способность пор обнаруживать. [21] Следующим предлагаемым шагом является связывание экзонуклеазы с порой αHL. Фермент будет периодически расщеплять отдельные основания, позволяя поре идентифицировать последующие основания. Соединение экзонуклеазы с биологической порой замедлит транслокацию ДНК через пору и повысит точность сбора данных.

Примечательно, что теоретики показали, что секвенирование с помощью ферментов экзонуклеазы, как описано здесь, невозможно. [22] Это происходит главным образом из-за эффектов, связанных с диффузией, налагающих ограничение на вероятность захвата каждого нуклеотида при его расщеплении. Это приводит к значительной вероятности того, что нуклеотид либо не будет захвачен до того, как он диффундирует в массу, либо захвачен не по порядку и, следовательно, не будет правильно секвенирован нанопорой, что приведет к ошибкам вставки и удаления. Поэтому необходимы серьезные изменения в этом методе, прежде чем его можно будет считать жизнеспособной стратегией.

Недавнее исследование указало на способность αHL обнаруживать нуклеотиды в двух отдельных участках в нижней половине поры. [23] Сайты R1 и R2 позволяют отслеживать каждое основание дважды, когда оно движется через пору, создавая 16 различных измеримых значений ионного тока вместо 4. Этот метод улучшает однократное чтение через нанопору за счет удвоения сайтов, в которых находится последовательность. читается на нанопору.

МспА

Порин А Mycobacterium smegmatis (MspA) — вторая биологическая нанопора, которая в настоящее время исследуется для секвенирования ДНК. Поры MspA были идентифицированы как потенциальное улучшение по сравнению с αHL благодаря более благоприятной структуре. [24] Пора описывается как кубок с толстым краем и диаметром 1,2 нм на дне поры. [25] Природный MspA, хотя и благоприятен для секвенирования ДНК из-за формы и диаметра, имеет отрицательное ядро, которое препятствует транслокации одноцепочечной ДНК (оцДНК). Природные нанопоры были модифицированы для улучшения транслокации путем замены трех отрицательно заряженных аспарагиновых кислот нейтральными аспарагинами. [26]

Было показано, что обнаружение нуклеотидов через мембрану электрическим током в десять раз более специфично, чем αHL, для идентификации оснований. [24] Используя эту улучшенную специфичность, группа из Вашингтонского университета предложила использовать двухцепочечную ДНК (дцДНК) между каждой одноцепочечной молекулой, чтобы удерживать основание в зоне считывания поры. [24] [26] ДцДНК остановит основание в правильном участке поры и позволит идентифицировать нуклеотид. Недавний грант был предоставлен сотрудничеству Калифорнийского университета в Санта-Крус, Вашингтонского университета и Северо-Восточного университета для улучшения распознавания оснований MspA с использованием полимеразы phi29 в сочетании с порами. [27] MspA с обнаружением электрического тока также можно использовать для секвенирования пептидов. [28]

Твердое состояние

Подходы к секвенированию твердотельных нанопор, в отличие от биологического секвенирования нанопор, не включают белки в свои системы. Вместо этого в технологии твердотельных нанопор используются различные подложки из металлов или металлических сплавов с порами нанометрового размера, которые позволяют проходить ДНК или РНК. Эти субстраты чаще всего играют важную роль в распознавании последовательностей нуклеиновых кислот, когда они перемещаются по каналам вдоль субстратов. [29]

Туннельный ток

На рисунке показано теоретическое движение оцДНК через систему нанопор с туннельным током. Обнаружение стало возможным благодаря размещению электродов вдоль стенок каналов нанопор перпендикулярно вектору скорости оцДНК.

Измерение туннелирования электронов через основания при перемещении оцДНК через нанопоры представляет собой улучшенный метод твердотельного секвенирования нанопор. Большинство исследований было сосредоточено на доказательстве того, что основы можно определить с помощью электронного туннелирования. Эти исследования проводились с использованием сканирующего зондового микроскопа в качестве чувствительного электрода и доказали, что основания можно идентифицировать с помощью специфических туннельных токов. [30] После подтверждения принципиальных исследований необходимо создать функциональную систему для соединения твердотельной поры и сенсорных устройств.

Исследователи из группы Harvard Nanopore создали твердотельные поры с одностенными углеродными нанотрубками по всему диаметру поры. [31] Создаются массивы пор и используется химическое осаждение из паровой фазы для создания нанотрубок, которые растут поперек массива. Как только нанотрубка прорастает через пору, диаметр пор доводится до желаемого размера. Успешное создание нанотрубки, связанной с порой, является важным шагом на пути к идентификации оснований при перемещении оцДНК через пору твердого тела.

Другой метод — использование наноэлектродов по обе стороны поры. [32] [33] Электроды специально созданы для обеспечения образования твердотельных нанопор между двумя электродами. Эту технологию можно использовать не только для обнаружения баз, но и для контроля скорости и ориентации перемещения баз.

флуоресценция

Разработан эффективный метод определения последовательности ДНК с использованием твердотельных нанопор и флуоресценции . [34] Этот метод флуоресцентного секвенирования преобразует каждое основание в характерное представление множества нуклеотидов, которые связываются с флуоресцентным зондом, образующим цепь дцДНК. В предложенной двухцветной системе каждое основание идентифицируется двумя отдельными флуоресценциями и, следовательно, преобразуется в две конкретные последовательности. Зонды состоят из флуорофора и гасителя в начале и конце каждой последовательности соответственно. Каждый флуорофор гасится тушителем в конце предыдущей последовательности. Когда дцДНК перемещается через твердотельную нанопору, нить зонда отрывается, и расположенный выше флуорофор начинает флуоресцировать. [34] [35]

Этот метод секвенирования имеет производительность 50-250 оснований в секунду на пору, а четырехцветная флуорофорная система (каждое основание может быть преобразовано в одну последовательность вместо двух) будет секвенировать более 500 оснований в секунду. [34] Преимущества этого метода основаны на четком считывании последовательности - использовании камеры вместо методов шумного тока. Однако этот метод требует подготовки проб для преобразования каждого основания в расширенный двоичный код перед секвенированием. Вместо того, чтобы идентифицировать одно основание при его перемещении через пору, для определения последовательности одного основания требуется ~ 12 оснований. [34]

Цели

Устройства нанопор могут использоваться для анализа эДНК в мониторинге окружающей среды [36] [37] [38] [39] и эпидемиологии сельскохозяйственных культур . [37] Их можно сделать более миниатюрными, чем более ранние технологии, и поэтому они были превращены в портативные устройства, особенно MinION. [36] [37] [38] [39] MinION особенно известен исследованиями вирусов сельскохозяйственных культур , проведенными Бойкиным и др., 2018 г. и Шаффером, 2019 г. [37] , а также исследованиями распространенности видов, проведенными Менегоном и др., 2017 г. [37] [38] и Померанц и др., 2018. [36] [37] [38] [39] Благодаря своей высокой портативности, низкой стоимости и простоте использования для приложений быстрого секвенирования, он также вызвал этические, юридические и социальные проблемы [40] наряду с другими технологии секвенирования нового поколения. [41]

Сравнение типов

Основные ограничения

  1. Низкая скорость транслокации: скорость, с которой образец проходит через пору единицы, достаточно медленная, чтобы ее можно было измерить.
  2. Воспроизводимость размеров: вероятность того, что пора единицы будет иметь правильный размер.
  3. Стрессоустойчивость: чувствительность устройства к внутренним условиям окружающей среды.
  4. Долговечность: продолжительность времени, в течение которого ожидается, что устройство будет продолжать функционировать.
  5. Простота изготовления: возможность производить единицу продукции, обычно при массовом производстве.

Биологический: преимущества и недостатки

Биологические системы секвенирования нанопор имеют несколько фундаментальных характеристик, которые делают их выгодными по сравнению с твердотельными системами, причем каждая выгодная характеристика этого подхода к проектированию вытекает из включения белков в их технологию. Однородная структура пор, точный контроль перемещения образцов через поровые каналы и даже обнаружение отдельных нуклеотидов в образцах могут быть обеспечены уникальными белками из различных типов организмов.

Использование белков в системах биологического секвенирования нанопор, несмотря на различные преимущества, имеет и некоторые отрицательные характеристики. Чувствительность белков в этих системах к локальному стрессу окружающей среды оказывает большое влияние на долговечность единиц в целом. Одним из примеров является то, что моторный белок может разархивировать образцы только с достаточной скоростью в определенном диапазоне pH, но не работает достаточно быстро за пределами этого диапазона - это ограничение влияет на функциональность всего блока секвенирования. Другим примером является то, что трансмембранный порин может надежно работать только в течение определенного количества циклов, прежде чем он разрушается. Оба этих примера необходимо будет учитывать при разработке любой жизнеспособной биологической системы нанопор, чего может быть трудно достичь, сохраняя при этом стоимость такой технологии как можно более низкой и конкурентоспособной по сравнению с другими системами. [17]

Проблемы

Одна из задач метода «секвенирования цепей» заключалась в доработке метода, чтобы улучшить его разрешение и обеспечить возможность обнаружения отдельных оснований. В методах ранних работ нуклеотид необходимо было повторить в последовательности примерно 100 раз подряд, чтобы вызвать измеримое характерное изменение. Такое низкое разрешение связано с тем, что цепь ДНК быстро движется со скоростью от 1 до 5 мкс на основание через нанопору. Это затрудняет запись и приводит к появлению фонового шума, что не позволяет получить разрешение в один нуклеотид. По состоянию на 2006 год проблема решалась либо путем улучшения технологии записи, либо путем контроля скорости цепи ДНК с помощью различных стратегий белковой инженерии, а Oxford Nanopore использует «подход kmer», анализируя более одного основания одновременно, так что растягивается ДНК подвергаются повторному опросу по мере того, как цепь проходит через нанопору по одному основанию за раз. [42] Различные методы, в том числе алгоритмические, использовались для повышения производительности технологии MinION с тех пор, как она впервые стала доступна пользователям. [43] Совсем недавно были показаны эффекты отдельных оснований, обусловленные вторичной структурой или высвобождением мононуклеотидов. [44] [45]

В 2010 году Хэган Бэйли предположил, что создание двух сайтов узнавания внутри поры альфа-гемолизина может дать преимущества в распознавании оснований. [23]

По состоянию на 2009 год одной из задач «экзонуклеазного подхода», [46] при котором процессивный фермент подает отдельные основания в правильном порядке в нанопоры, была интеграция экзонуклеазы и систем обнаружения нанопор. В частности, [47] проблема заключается в том, что когда экзонуклеаза гидролизует фосфодиэфирные связи между нуклеотидами в ДНК, не обязательно гарантированно, что высвободившийся впоследствии нуклеотид напрямую переместится, скажем, в близлежащую нанопору альфа-гемолизина . В 2009 году одна из идей заключалась в том, чтобы присоединить экзонуклеазу к нанопорам, возможно, посредством биотинилирования к бета-бочоночному гемолизину. [47]

Центральная пора белка может быть покрыта заряженными остатками, расположенными так, что положительные и отрицательные заряды появляются на противоположных сторонах поры. Однако этот механизм в первую очередь носит дискриминационный характер и не представляет собой механизм, направляющий нуклеотиды по определенному пути. [ нужна цитата ]

Рекомендации

  1. ^ Нидрингхаус Т.П., Миланова Д., Керби М.Б., Снайдер М.П., ​​Бэррон А.Е. (июнь 2011 г.). «Ландшафт технологий секвенирования нового поколения». Аналитическая химия . 83 (12): 4327–41. дои : 10.1021/ac2010857. ПМЦ  3437308 . ПМИД  21612267.
  2. ^ Гренингер А.Л. , Наккеш С.Н., Федерман С., Ю.Г., Мбала П., Брес В. и др. (сентябрь 2015 г.). «Быстрая метагеномная идентификация вирусных патогенов в клинических образцах путем анализа секвенирования нанопор в реальном времени». Геномная медицина . 7 (1): 99. bioRxiv 10.1101/020420 . дои : 10.1186/s13073-015-0220-9 . ПМЦ 4587849 . ПМИД  26416663.  
  3. ^ Бисло, Анаис (29 мая 2023 г.). «Технологии борьбы с вирусными инфекциями» . Проверено 7 июля 2023 г.
  4. ^ Манро, Рори; Холмс, Надин; Мур, Кристофер; Карлайл, Мэтью; Пейн, Александр; Тайсон, Джон Р.; Уильямс, Томас; Олдер, Кристофер; Снелл, Люк Б.; Неббия, Гея; Сантос, Роберто; Свободный, Мэтт (2023). «Среда для мониторинга, анализа и адаптивного отбора проб в режиме реального времени при секвенировании нанопор вирусных ампликонов». Границы генетики . 14 . дои : 10.3389/fgene.2023.1138582 . ISSN  1664-8021. ПМЦ 10083257 . ПМИД  37051600. 
  5. ↑ Ник Ломан (15 мая 2015 г.). «Как небольшой рюкзак для быстрого геномного секвенирования помогает в борьбе с Эболой». Разговор .
  6. ^ «Взгляд TGAC на первую портативную« лабораторию »секвенирования ДНК» . ЭврекАлерт! . 19 марта 2015 г.
  7. ^ "nanopore-wgs-consortium/NA12878" . Гитхаб . Проверено 10 января 2017 г.
  8. ^ "Solanum pennellii (новый сорт) - PlabiPD" . www.plabipd.de . Проверено 10 января 2017 г.
  9. ^ Цао, доктор медицинских наук, Ганесаморти Д., Эллиотт А.Г., Чжан Х, Купер М.А., Coin LJ (июль 2016 г.). «Потоковые алгоритмы для идентификации патогенов и потенциальной устойчивости к антибиотикам на основе секвенирования MinION (TM) в реальном времени». ГигаСайенс . 5 (1): 32. bioRxiv 10.1101/019356 . дои : 10.1186/s13742-016-0137-2 . ПМЦ 4960868 . ПМИД  27457073.  
  10. ^ Аммар Р., Патон Т.А., Торти Д., Шлиен А., Бадер Г.Д. (2015). «Варианты и гаплотипы CYP2D6». F1000Исследования . 4 : 17. doi : 10.12688/f1000research.6037.2 . ПМЦ 4392832 . ПМИД  25901276. 
  11. ^ «Секвенирование нанопор позволяет расшифровать последовательность ДНК и РНК». WhatisBiotechnology.org .
  12. ^ аб Варонгчаякул Н., Сонг Дж., Меллер А., Гринстафф М.В. (ноябрь 2018 г.). «Одномолекулярное зондирование белка в нанопорах: учебное пособие». Обзоры химического общества . 47 (23): 8512–8524. дои : 10.1039/C8CS00106E. ПМК 6309966 . ПМИД  30328860. 
  13. ^ Талага Д.С., Ли Дж (июль 2009 г.). «Одномолекулярный белок, разворачивающийся в твердотельных нанопорах». Журнал Американского химического общества . 131 (26): 9287–97. дои : 10.1021/ja901088b. ПМК 2717167 . ПМИД  19530678. 
  14. ^ abc Чен П., Гу Дж., Брандин Э., Ким Ю.Р., Ван К., Брэнтон Д. (ноябрь 2004 г.). «Исследование транспорта одиночной молекулы ДНК с использованием искусственных нанопор». Нано-буквы . 4 (11): 2293–2298. Бибкод : 2004NanoL...4.2293C. дои : 10.1021/nl048654j. ПМК 4160839 . ПМИД  25221441. 
  15. ^ Си В, Аксиментьев А (июль 2017 г.). «Нанопоровое зондирование сворачивания белка». АСУ Нано . 11 (7): 7091–7100. doi : 10.1021/acsnano.7b02718. ПМЦ 5564329 . ПМИД  28693322. 
  16. ^ Красильников О.В.; Сабиров Р.З.; Терновский, В.И.; Мерзляк, П.Г.; Ташмухамедов, Б.А. Структура альфа-токсина Staphylococcus aureus индуцирует ионный канал. //Общая физиология и биофизика, Словения. —1988. —В.7, —Н.5, —С.467—473
  17. ^ Аб Лю З, Ван Ю, Дэн Т, Чен Ц (30 мая 2016 г.). «Технология секвенирования ДНК на основе твердотельных нанопор». Журнал наноматериалов . 2016 : 1–13. дои : 10.1155/2016/5284786 .
  18. ^ Касианович Дж. Дж., Брандин Э., Брэнтон Д., Димер Д.В. (ноябрь 1996 г.). «Характеристика отдельных полинуклеотидных молекул с использованием мембранного канала». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 93 (24): 13770–3. Бибкод : 1996PNAS...9313770K. дои : 10.1073/pnas.93.24.13770 . ЧВК 19421 . ПМИД  8943010. 
  19. ^ аб Стоддарт Д., Херон А.Дж., Михайлова Е., Маглия Г., Бэйли Х. (май 2009 г.). «Однонуклеотидная дискриминация в иммобилизованных ДНК-олигонуклеотидах с биологической нанопорой». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 106 (19): 7702–7. Бибкод : 2009PNAS..106.7702S. дои : 10.1073/pnas.0901054106 . ПМЦ 2683137 . ПМИД  19380741. 
  20. ^ аб Пурнелл РФ, Мехта К.К., Шмидт Дж.Дж. (сентябрь 2008 г.). «Нуклеотидная идентификация и ориентационная дискриминация гомополимеров ДНК, иммобилизованных в белковой нанопоре». Нано-буквы . 8 (9): 3029–34. Бибкод : 2008NanoL...8.3029P. дои : 10.1021/nl802312f. ПМИД  18698831.
  21. ^ Кларк Дж., Ву ХК, Джаясингхе Л., Патель А., Рид С., Бэйли Х. (апрель 2009 г.). «Непрерывная идентификация оснований для секвенирования ДНК нанопор одной молекулы». Природные нанотехнологии . 4 (4): 265–70. Бибкод : 2009NatNa...4..265C. дои : 10.1038/nnano.2009.12. ПМИД  19350039.
  22. ^ Райнер Дж. Э., Балиепалли А., Робертсон Дж. В., Драун Б. С., Берден Д. Л., Касианович Дж. Дж. (декабрь 2012 г.). «Влияние диффузии на механизм секвенирования ДНК на основе экзонуклеазы / нанопор». Журнал химической физики . 137 (21): 214903. Бибкод : 2012JChPh.137u4903R. дои : 10.1063/1.4766363. ПМЦ 4108639 . ПМИД  23231259. 
  23. ^ аб Стоддарт Д., Маглия Г., Михайлова Е., Херон А.Дж., Бэйли Х. (2010). «Множество сайтов распознавания оснований в биологической нанопоре: две головки лучше, чем одна». Ангеванде Хеми . 49 (3): 556–9. дои : 10.1002/anie.200905483. ПМК 3128935 . ПМИД  20014084. 
  24. ^ abc Манрао Э.А., Деррингтон И.М., Павленок М., Нидервейс М., Гундлах Дж.Х. (2011). «Дискриминация нуклеотидов с помощью ДНК, иммобилизованной в нанопорах MspA». ПЛОС ОДИН . 6 (10): e25723. Бибкод : 2011PLoSO...625723M. дои : 10.1371/journal.pone.0025723 . ПМК 3186796 . ПМИД  21991340. 
  25. ^ Фаллер М., Нидервейс М., Шульц Г.Е. (февраль 2004 г.). «Строение микобактериального наружного мембранного канала». Наука . 303 (5661): 1189–92. Бибкод : 2004Sci...303.1189F. дои : 10.1126/science.1094114. PMID  14976314. S2CID  30437731.
  26. ^ Аб Батлер Т.З., Павленок М., Деррингтон И.М., Нидервейс М., Гундлах Дж.Х. (декабрь 2008 г.). «Обнаружение одномолекулярной ДНК с помощью сконструированной нанопоры белка MspA». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 105 (52): 20647–52. Бибкод : 2008PNAS..10520647B. дои : 10.1073/pnas.0807514106 . ПМЦ 2634888 . ПМИД  19098105. 
  27. ^ «Награда за передовые технологии секвенирования 2011» . Genome.gov .
  28. ^ Бринкерхофф, Х; Канг, ASW; Лю, Дж; Аксиментьев А; Деккер, К. (4 ноября 2021 г.). «Множественное перечитывание отдельных белков с разрешением одной аминокислоты с использованием нанопор». Наука . 374 (6574): 1509–1513. Бибкод : 2021Sci...374.1509B. doi : 10.1126/science.abl4381. ПМЦ 8811723 . PMID  34735217. S2CID  243761929. 
  29. ^ Карсон С., Вануну М. (февраль 2015 г.). «Проблемы управления движением ДНК и считывания последовательностей с использованием устройств нанопор». Нанотехнологии . 26 (7): 074004. Бибкод : 2015Nanot..26g4004C. дои : 10.1088/0957-4484/26/7/074004. ПМЦ 4710574 . ПМИД  25642629. 
  30. ^ Чанг С., Хуан С., Хэ Дж., Лян Ф., Чжан П., Ли С. и др. (март 2010 г.). «Электронные подписи всех четырех нуклеозидов ДНК в туннельном разрыве». Нано-буквы . 10 (3): 1070–5. Бибкод : 2010NanoL..10.1070C. дои : 10.1021/nl1001185. ПМК 2836180 . ПМИД  20141183. 
  31. ^ Садки Е.С., Гарай С., Власарев Д., Головченко Ю.А., Брэнтон Д. (2011). «Внедрение углеродной нанотрубки по диаметру твердотельной нанопоры». Журнал вакуумной науки и технологий B, Нанотехнологии и микроэлектроника: материалы, обработка, измерения и явления . 29 (5): 5. arXiv : 1308.1128 . Бибкод : 2011JVSTB..29e3001S. дои : 10.1116/1.3628602. S2CID  32097081.
  32. ^ Иванов А.П., Инстули Э., МакГилвери СМ, ​​Болдуин Г., МакКомб Д.В., Альбрехт Т., Эдель Дж.Б. (январь 2011 г.). «Туннельный детектор ДНК, встроенный в нанопору». Нано-буквы . 11 (1): 279–85. Бибкод : 2011NanoL..11..279I. дои : 10.1021/nl103873a. ПМК 3020087 . ПМИД  21133389. 
  33. ^ "Лаборатория Дрндича - Пенсильванский университет" . Архивировано из оригинала 29 ноября 2011 года . Проверено 17 декабря 2011 г.
  34. ^ abcd McNally B, Singer A, Yu Z, Sun Y, Weng Z, Meller A (июнь 2010 г.). «Оптическое распознавание конвертированных нуклеотидов ДНК для секвенирования одиночных молекул ДНК с использованием массивов нанопор». Нано-буквы . 10 (6): 2237–44. Бибкод : 2010NanoL..10.2237M. дои : 10.1021/nl1012147. ПМК 2883017 . ПМИД  20459065. 
  35. ^ Сони Г.В., Сингер А, Ю З, Сан Ю, МакНелли Б, Меллер А (январь 2010 г.). «Синхронное оптическое и электрическое обнаружение биомолекул, проходящих через твердотельные нанопоры». Обзор научных инструментов . 81 (1): 014301–014301–7. Бибкод : 2010RScI...81a4301S. дои : 10.1063/1.3277116. ПМК 2821415 . ПМИД  20113116. 
  36. ^ abc Лю, Минсинь; Кларк, Лоуренс Дж.; Бейкер, Сьюзен К.; Джордан, Грегори Дж.; Берридж, Кристофер П. (30 декабря 2019 г.). «Практическое руководство по метабаркодированию ДНК для экологов-энтомологов». Экологическая энтомология . 45 (3). Королевское энтомологическое общество ( Wiley : 373–385. doi : 10.1111/een.12831 . ISSN  0307-6946. S2CID  212923111. ORCID : (ML 0000-0003-0436-4058). (SCB 0000-0002-7593-0267).
  37. ^ abcdef Хамельн, Ричард К.; Роу, Аманда Д. (10 сентября 2019 г.). «Геномное бионаблюдение за лесными инвазивными инопланетными врагами: история, написанная кодом». Эволюционные приложения . 13 (1). Блэквелл : 95–115. дои : 10.1111/eva.12853. ISSN  1752-4571. ПМЦ 6935587 . PMID  31892946. S2CID  202008520.  ORCID : RCH 0000-0003-4006-532X). (ДОПОГ 0000-0002-1953-6062).
  38. ^ abcd Кеннеди, Сьюзен Р.; Прост, Стефан; Пасмурно, Исаак; Ромингер, Эндрю Дж.; Гиллеспи, Розмари Г.; Креенвинкель, Хенрик (10 февраля 2020 г.). «Высокопроизводительное секвенирование для анализа сообщества: обещание штрих-кодирования ДНК раскрыть разнообразие, родство, численность и взаимодействие в сообществах пауков». Гены развития и эволюция . 230 (2). Спрингер : 185–201. дои : 10.1007/s00427-020-00652-x. ISSN  0949-944X. ПМК 7127999 . ПМИД  32040713.  ORCID : (SRK 0000-0002-1616-3985). (СП 0000-0002-6229-3596). (ИО 0000-0001-8614-6892). (AJR 0000-0003-3755-4480). (РГГ 0000-0003-0086-7424). (HK 0000-0001-5069-8601).
  39. ^ abc Лоулер, Ричард Р. (21 октября 2018 г.). «Новые и постоянные проблемы генетики сохранения приматов». Ежегодный обзор антропологии . 47 (1). Годовые обзоры: 395–415. doi : 10.1146/annurev-anthro-102317-050006 . ISSN  0084-6570. S2CID  149616699.
  40. ^ Саджир П., Мухаммад (29 марта 2023 г.). «Прорывная технология: изучение этических, юридических, политических и социальных последствий технологии секвенирования нанопор». Отчеты ЭМБО . 24 (5): e56619. дои : 10.15252/эмбр.202256619. ISSN  1469-221X. ПМЦ 10157308 . PMID  36988424. S2CID  257803254. 
  41. ^ Дэйви, С. (декабрь 2014 г.). «Секвенирование следующего поколения: учитывая этику». Международный журнал иммуногенетики . 41 (6): 457–462. дои : 10.1111/iji.12155 . PMID  25345691. S2CID  33081712.
  42. ^ Бэйли Х (декабрь 2006 г.). «Секвенирование отдельных молекул ДНК». Современное мнение в области химической биологии . 10 (6): 628–37. дои : 10.1016/j.cbpa.2006.10.040. ПМИД  17113816.
  43. ^ Ломан, Нью-Джерси, Уотсон М. (апрель 2015 г.). «Успешный тестовый запуск секвенирования нанопор». Природные методы . 12 (4): 303–4. дои : 10.1038/nmeth.3327. PMID  25825834. S2CID  5604121.
  44. ^ Ашкенаси Н., Санчес-Кесада Дж., Бэйли Х., Гадири М.Р. (февраль 2005 г.). «Распознавание одного основания в отдельной цепи ДНК: шаг к секвенированию ДНК в нанопорах». Ангеванде Хеми . 44 (9): 1401–4. дои : 10.1002/anie.200462114. ПМК 1828035 . ПМИД  15666419. 
  45. ^ Уинтерс-Хилт С., Веркутер В., ДеГузман В.С., Димер Д., Акесон М., Хаусслер Д. (февраль 2003 г.). «Высокоточная классификация пар оснований Уотсона-Крика на концах отдельных молекул ДНК». Биофизический журнал . 84 (2 ч. 1): 967–76. Бибкод : 2003BpJ....84..967W. дои : 10.1016/S0006-3495(03)74913-3. ПМЦ 1302674 . ПМИД  12547778. 
  46. ^ Астье Ю., Браха О., Бэйли Х. (февраль 2006 г.). «На пути к секвенированию ДНК одной молекулы: прямая идентификация рибонуклеозидов и дезоксирибонуклеозид-5'-монофосфатов с использованием сконструированной белковой нанопоры, оснащенной молекулярным адаптером». Журнал Американского химического общества . 128 (5): 1705–10. дои : 10.1021/ja057123+. ПМИД  16448145.
  47. ^ аб Раск Н (01 апреля 2009 г.). «Дешевое секвенирование третьего поколения». Природные методы . 6 (4): 244–245. дои : 10.1038/nmeth0409-244a . S2CID  18893754.

Отзывы