New device can extract human DNA with full genetic data in minutes
http://www.washington.edu/news/2013/05/06/new-device-can-extract-human-dna-with-full-genetic-data-in-minutes/
May 6, 2013
By Michelle Ma
在一種新裝置的協助下，從你嘴裡拿出一根沾有口水的棉花棒，然後在幾分鐘內，你的 DNA 就能準備好進行分析與基因組定序。
華盛頓大學工程師以及 NanoFacture（一家位於華盛頓州 Bellevue 市的公司）創造出一種裝置，能以一種比傳統方法更簡單、更有效率且更環保的方式，從液態樣本中萃取人類 DNA。
這種裝置將提供一種更簡單的方法，讓醫院及研究實驗室能夠從人類液態樣本中分離出 DNA，那將有助於基因組定序、疾病診斷以及鑑識調查。
"要萃取 DNA 非常複雜，" Jae-Hyun Chung，領導此研究的 UW 機械工程副教授。"當你想到目前的程序，那就好像是使用一部建築用（塔式，譯註：架在工地建築物上的起重機）起重機來收集人類頭髮。"
這項技術旨在清除這些障礙。這款小型、箱子形狀的套件現在已經準備好要生產，最後流通到醫院與診所。NanoFacture，一家 UW 衍生公司，上個月與南韓製造商 KNR Systems 完成簽約。
UW，由 Chung 所領導，在這項技術的研究與創新上獲得領先，同時仍掌握智慧財產權。
從體液分離出 DNA 是一種麻煩的過程，那成為科學家在基因組定序，尤其是在疾病防治上取得進展的瓶頸。光是 DNA 複製每年就有約 30 億美元的市場。
傳統方式使用離心機來旋轉與分離 DNA 分子，或利用微米過濾器從液態樣本中將它們濾出，但這些過程需要花 20 - 30 分鐘的時間來完成，而且會需要用到很毒的化學物質。
UW 工程師設計出微型探針（microscopic probes），那浸入液態樣本中 -- 唾液、痰液或血液 -- 且在液體中施加一電場。那吸引粒子集中在微型探針的表面四周。更大的粒子撞擊到尖端然後急轉彎（swerve）離開，不過 DNA 大小的分子黏附在探針上，然後被困在表面上。利用這種技術，分離與純化 DNA 只要二到三分鐘的時間。
"這個簡單的過程摒除傳統方法的所有步驟，" Chung 表示。
這種手持裝置一次能夠清潔四個不同的人類液體樣本，不過這項技術能夠擴展到每一次製備 96 個樣本，那是大規模處理的標準。
這些微型探針，稱為微米尖端（microtips）與奈米尖端（nanotips），那在 UW 的微組裝設施中設計、建造，在那裡，一位技師每年可製造 100 萬個尖端，Chung 表示，那是使大規模生產成為可行的關鍵。
Chung 實驗室裡的工程師也利用相同的探針技術設計出大小如鉛筆般的裝置，那可被送往家中的病患或是在海外服役的軍隊。患者可以拿棉花棒刮取兩頰內側，收集唾液樣本，然後處理尖端上的 DNA 以便送回醫院與實驗室進行分析。在朝向定序每個人的基因組以利疾病防治的發展上，這可能很有用，Chung 表示。
這種裝置的市場尚未發展，不過 Chung 的團隊已經準備好了。於此同時，更大型的裝置也準備要商業化，而它的創造者已開始與散佈者進行作業。
UW 商業化中心在 2008 年投注 $50,000 的初始研究基金，此後研究者從 NSF 與 NIH 獲得總共約美金 2 百萬。UW 的工業設計助理教授 Sang-gyeun Ahn 切割出原型。
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