Ученые из Шэньчжэньского университета разработали световой сенсор, способный обнаруживать следовые количества онкомаркеров в крови – еще до того, как опухоль станет заметной на КТ.
Как пишет Science Daily, речь идет о тесте, который улавливает буквально несколько молекул биомаркеров в капле крови. В экспериментах с образцами пациентов с раком легкого устройство показало чувствительность на субаттомолярном уровне – это концентрации, которые обычно остаются “невидимыми” для стандартных методов.
“Наш сенсор объединяет ДНК-наноструктуры, квантовые точки и технологию редактирования генов CRISPR для обнаружения слабых биомаркерных сигналов с помощью метода второй гармонической генерации света”, – пояснил руководитель исследования Хань Чжан. По его словам, такой подход может упростить лечение заболеваний, повысить выживаемость и снизить расходы здравоохранения.
Как это работает?
В основе технологии – нелинейный оптический эффект, при котором падающий свет преобразуется в излучение с вдвое меньшей длиной волны. Процесс происходит на поверхности полупроводника дисульфида молибдена (MoS₂).
Ученые создали ДНК-тетраэдры – миниатюрные пирамиды из ДНК, которые удерживают квантовые точки на строго заданном расстоянии от поверхности. Когда система CRISPR-Cas12a распознает целевой биомаркер, она разрезает ДНК-якоря. В результате сигнал резко падает – и это фиксирует сенсор.
Поскольку метод практически не создает фонового шума, устройство способно регистрировать экстремально низкие концентрации молекул без дополнительного химического усиления сигнала.
Для проверки ученые выбрали miR-21 – микроРНК, связанную с раком легкого. Сначала тестирование провели в буферном растворе, затем – в сыворотке крови пациентов.
“Сенсор показал отличные результаты. Он был высокоспецифичным – игнорировал другие похожие РНК и обнаруживал только цель, связанную с раком легкого”, – отметил Чжан.
Исследователи рассчитывают уменьшить размеры оптической системы и создать портативную версию устройства – для использования у постели пациента, в амбулаторных клиниках и в регионах с ограниченными ресурсами. Платформа программируемая, поэтому ее можно адаптировать для выявления вирусов, бактерий, токсинов или биомаркеров болезни Альцгеймера.
Если разработка пройдет клинические испытания, обычный анализ крови сможет выявлять рак еще до появления опухоли на снимках.
Технологии “жидкой биопсии” активно развиваются последние годы: они позволяют искать фрагменты ДНК и РНК опухоли в крови без хирургического вмешательства.
