Ученые разработали революционный световой сенсор для анализа крови, способный обнаруживать ничтожно малые количества биомаркеров рака. Эта технология открывает путь к сверхранней диагностике онкологических и других заболеваний с помощью обычного забора крови, еще до того, как опухоль станет видна на традиционных снимках, таких как КТ.
Белки, фрагменты ДНК и другие молекулы-биомаркеры могут сигнализировать о наличии рака, его развитии или риске заболевания. Основная сложность заключается в том, что на самых ранних стадиях болезни концентрация этих маркеров в крови чрезвычайно низка, и современные методы анализа часто их просто не улавливают.
Новый сенсор решает эту проблему, объединяя несколько передовых технологий. В его основе лежат пирамидальные наноструктуры из ДНК, к которым крепятся квантовые точки — крошечные нанокристаллы полупроводников, усиливающие световой сигнал. Их уникальное свойство — испускать яркое и чистое свечение строго определенного цвета в зависимости от размера частицы, что позволяет одновременно обнаруживать несколько различных биомаркеров в одном тесте. Система также использует инструмент генного редактирования CRISPR для точного распознавания конкретных биомаркеров. В диагностических целях комплекс CRISPR-Cas программируется на поиск определенной последовательности ДНК или РНК. При её обнаружении активируется фермент, который разрезает окружающие репортерные молекулы, генерируя детектируемый сигнал. Их присутствие фиксируется с помощью уникального оптического метода, известного как генерация второй гармоники.
Главное преимущество новой платформы — ей не требуется химическое усиление сигнала, которое замедляет и удорожает существующие тесты. Вместо этого сенсор напрямую и с высочайшей точностью измеряет ослабление специального светового луча, которое происходит, когда целевой биомаркер активирует систему CRISPR. Это позволяет добиться рекордной чувствительности при минимальном уровне фонового шума.
В ходе испытаний исследователи успешно применили устройство для обнаружения miR-21 — ключевого биомаркера рака легких — в реальных образцах сыворотки крови пациентов. Сенсор не только надежно выявлял цель даже при сверхнизких концентрациях, но и игнорировал другие похожие молекулы, демонстрируя высокую избирательность.
В будущем эта технология может не только кардинально изменить раннюю диагностику, но и позволить врачам ежедневно или еженедельно отслеживать уровень биомаркеров у пациента для оценки эффективности лечения. Следующая цель ученых — создать портативную версию устройства, которую можно будет использовать непосредственно у постели больного, в обычных поликлиниках или в отдаленных районах с ограниченным доступом к сложному медицинскому оборудованию. Такие тесты на основе CRISPR, работающие при комнатной температуре, особенно перспективны для создания компактных диагностических приборов.
Источник: This new blood test could detect cancer before it shows up on scans