В ТУСУРе разработали подложки для геномного принтера

Одна из задач, которая стоит перед учёными, работающими над созданием геномного принтера, — разработка подложек для печати. В ТУСУРе разработали подложки мембранного типа, позволяющие применять классический протокол синтеза олигонуклеотидов.

В классических устройствах — серийно выпускаемых синтезаторах олигонуклеотидов — применяются колонки либо планшеты (представляют собой подложку, соединяющую в себе десятки миниатюрных колбочек-колонок). Для этих устройств уже разработаны протоколы синтеза.

«Мы разработали подложку из материала мембранного типа, который лучше всего подходит для стандартной химии, которая применяется в классическом синтезаторе, — рассказывает заведующий лабораторией аддитивных технологий и инженерной биологии Руслан Гадиров. — По сути такая подложка представляет собой миниатюрную версию колоночного планшета, и мы можем практически без изменения протокола выполнять синтез на таких материалах. Именно поэтому пористые материалы кажутся более привлекательными, по крайней мере на первом этапе, пока мы не разработаем альтернативные протоколы для синтеза на гладких поверхностях».

Проведенные совместно с коллегами из ИХБФМ СО РАН (г. Новосибирск) испытания образцов подложек показали, что синтез идёт достаточно чисто. Важно, что на таких материалах получаются большие количества качественных олигонуклеотидов без ошибок синтеза.

На подложке 25×75 мм размещаются массивы из нескольких десятков тысяч спотов  — точек, в которых происходит синтез.

«Размеры массивов олигонуклеотидов, которые мы создаём, и размеры самих спотов накладывают высокие требования по точности и скорости перемещения дозаторов, частоте вылета и размеру капель, точности попадания, — рассказывает Руслан Гадиров. —  Для того, чтобы синтезировать в одном споте олигонуклеотид длинной 100 букв, мы должны в одну точку диаметром около 100 – 120 микрон (это примерно два диаметра человеческого волоса) попасть из разных сопел каплями объёмом в несколько нанолитров с движущейся печатающей головки порядка тысячи раз с погрешностью не более 5 микрон». 

Это задача, которая требует от разработчиков геномного принтера ювелирной точности. Однако в результате устройство позволит в сотни раз уменьшить стоимость процесса изготовления подложек с олигонуклеотидами. Сегодня есть ряд задач, где требуется огромное разнообразие олигонуклеотидов, но в малых количествах. Синтез в классических синтезаторах из-за технических особенностей не позволяет работать с очень малыми объемами реагентов, а значит, для получения нужного разнообразия олигов нужно выполнить много запусков, потратить много дорогих реагентов и из всего наработанного объёма конечного продукта взять лишь малую часть. Цена такого продукта может доходить до нескольких миллионов рублей. Геномный принтер позволит работать с субмикролитровыми объёмами и за один запуск получить нужное количество продукта, что кратно снизит его стоимость.

Отмечается, что в настоящий момент учёные ТУСУРа, работающие над прибором, уже изготовили отдельные узлы и завершают сборку рабочего макета геномного принтера.