Zvětšit obrázek

Elektrický zdroj stejnosměrného proudu a vanička s gelem – princip elektroforézy.

Chirurg Jonathan Brody a Scott Kern vylepšili obyčejnou elektrofoézu. Proces, který se používá k separaci vláken DNA, se jim podařilo pětkrát zrychlit a současně zlevnit. Navíc je jejich technika okamžitě využitelná i ve stávajících zařízeních. Odhaduje se, že zrychlení procesu přinese uživatelům úsporu milionů dolarů.

Většina technik molekulární biologie zahrnuje krok, při kterém se používá elektroforéza. K některým vyšetřením dokonce stačí samotná elektroforéza. Často ale slouží jako technika k izolaci čisté DNA z určitých oblastí genomu, která se pak používá pro potřeby další analýzy. Z pohledu používaných chemikálií, které se při elektroforéze DNA používají, se tento proces nezměnil už více než třicet let. Autoři patentu tvrdí, že celou tu dobu se elektroforéza dělala špatně.

Co je elektroforéza a jak se dělá
Termín „elektroforéza“ pochází z řečtiny a obecně znamená transport pomocí elektřiny. Pod pojmem elektroforéza DNA nejde o nic jiného, než o rozdělování vláken DNA podle jejich délky. Molekuly DNA mají záporný náboj a tak když se různě dlouhé kousky vláken DNA dají do prostředí podobné želatině, tak v něm po zapnutí stejnosměrného elektrického proudu začnou pomalu migrovat. Čím jsou úseky DNA kratší, tím se v tomto gelu, který zde funguje jako molekulární síť, pohybují rychleji.  Krátké molekuly DNA se sítem snadno proderou a doputují v gelu od startu nejdále. Stejně dlouhé úseky se pohybují stejnou rychlostí a tak pokud jich je ve sledovaném vzorku více, vytvoří po určité době v gelu proužek. Tak se dá například určovat, zda se ve vzorku vyskytují určité varianty známých genů, zda vzorek patří vyšetřovanému jedinci a nebo třeba i to, zda nejsou některé geny poškozeny a prověřovaného nečeká některá z geneticky šířených nemocí. 
Proces takového dělení DNA v gelu obvykle trvá okolo jedné a půl hodiny. Když hodně chvátáme a pustíme do zařízení více elektrického proudu, začne se gel zahřívat, přestane být správně „gelovitý“ a dělení se nezdaří. Dokonce hrozí nebezpečí, že se teplota prostředí zvýší natolik, že se vzorek DNA zcela znehodnotí.

Zvětšit obrázek

Kousky DNA se rozdělily podle své délky. Kratší fragmenty doputovaly od startu nejdále. V každém proužku nyní jsou kousky vláken DNA se stejným genetickým kódem. Výsledek testu lze „přečíst“ pod ultrafialovým světlem.

Nová patentovaná metoda spočívá v nepatrné úpravě celého procesu. Týká se roztoku (pufru), který se pro tvorbu gelu používá. Tento roztok slouží k tomu, aby si prostředí udrželo požadované pH  a  přitom aby se zachovala jeho elektrická vodivost.  Nový roztok (pufr) má vodivost lepší, než ty dosud používané, a tak zkrátí hodinovou záležitost takového dělení na pouhých deset minut. U některých případů zkracuje dobu čekání na výsledek až na pouhou desetinu původní doby. Také cena jednoho vyšetření klesá. Ze stávajících 27 centů na 7 centů.

Podstata patentu
K přípravě gelů, ať už jsou připravovány z čehokoli (agarózy, polyakrylamidu,...) vždy je třeba tekutina o níž jsme se zmínili, že udržuje pH a elektrickou vodivost. Tekutinu tvoří voda a v ní rozpuštěné soli.

Zvětšit obrázek

Jonathan Brody(vpravo) a Scott Kern

Obvykle jde o Tris-borát-EDTA neboli TBE, v němž se elektroforéza provádí.
To, oč v patentu jde, je boritan lithný (Li2B4O7). Jde tedy o pouhou změnu prostředí, ve kterém se elektroforéza provádí – ve změně roztoku, který se k přípravě gelu používá. Ten nový roztok je na bázi lithiové soli odvozené od kyseliny borité. Právě tato chemikálie vytváří pro dělení vláken DNA optimální prostředí.

Zlí jazykové tvrdí, že boritan se při elektroforéze už delší dobu používá. Jako člověk, který se před nějakou dobou ještě poctivě živil rukama v laborce, to mohu potvrdit. Nikoho z  nás, kteří jsme elektroforézu na  boritanu páchali, ani ve snu nenapadlo si něco "tak banálního“ nechat patentovat.  Teď jen závistivě zíráme jak málo stačí k tomu, aby se člověk stal milionářem. „Borová voda“ s troškou drzosti.

Prameny: Thomas Jefferson University, BioTechniques