Látványos áttörés a biomarker-alapú diagnosztikában
A biomarkerek – például fehérjék, DNS-darabkák vagy egyéb molekulák – segítenek azonosítani, jelen van-e a rák, hogyan fejlődik, vagy mekkora a betegség kockázata. Ezek a jelek ugyanakkor a legelején még annyira alacsony koncentrációban fordulnak elő, hogy a hagyományos eszközök gyakran nem képesek észlelni őket. A kutatók most DNS-nanostruktúrákat, kvantumpontokat és a CRISPR génszerkesztési technológiát kombináltak. Ennél az új eljárásnál egy második harmonikus generáción alapuló (SHG) fényérzékelést alkalmaznak, amely egyedülálló érzékenységet biztosít.
A csapat humán mintákban tüdőrákot jelző biomarkereket is kimutatott, méghozzá szubattomoláris – azaz rendkívül alacsony – szinteken. Egyúttal a programozható platform akár vírusok, baktériumok vagy az Alzheimer-kórhoz kapcsolódó biomarkerek kimutatására is alkalmassá tehető.
Kémiai erősítés helyett közvetlen felismerés
A jelenlegi biomarker-tesztekhez többnyire szükség van kémiai amplifikációra, amely sokszor bonyolult, drága és időigényes folyamat. Most ezt a megközelítést elhagyva, közvetlen érzékelési stratégiát valósítottak meg. Az SHG optikai jelenséget a kutatók egy speciális, kétdimenziós félvezető anyag (molibdén-diszulfid) felületén használják. Ide építettek be DNS-tetrahedronokat, amelyek pontosan elhelyezett kvantumpontokat tartalmaznak, a felülettől meghatározott távolságban, így felerősítve a mért fényjelet.
Amikor a CRISPR–Cas12a fehérje felismeri a célmolekulát, elvágja a kvantumpontokat rögzítő DNS-t, ami érzékelhető jelet eredményez a szenzorban. Mivel a háttérzaj minimális, akár extrém alacsony biomarker-szintek is pontosan mérhetők.
Tüdőrák-kimutatás: ígéretes eredmények
A csapat a miR-21 nevű mikroRNS-biomarkerrel dolgozott, amely tüdőrákra jellemző. A laboratóriumi oldat után valódi humán szérummal is sikeres tesztet végeztek: a szenzor kizárólag a rákos mintákat ismerte fel, hasonló RNS-variánsokat viszont nem.
A fejlesztők következő lépésként a rendszer miniatürizálását tervezik. Céljuk, hogy hordozható, akár ágy melletti vérvizsgálathoz vagy nehezen elérhető helyeken is alkalmazható legyen. Így a módszer alapjaiban változtathatja meg a daganatok korai felismerésének lehetőségeit, gyorsabb, olcsóbb és személyre szabott kezelési döntéseket biztosítva.
