Ученые создали сенсор на основе света, способный выявлять ничтожно малые количества онкомаркеров в крови. Эта разработка позволит врачам обнаруживать первые признаки рака с помощью обычного анализа крови, причем задолго до того, как опухоль станет видна на снимках — пишет « Hi-Tech_Mail.ru ».
Автор новостей
Онкомаркеры — белки, фрагменты ДНК и другие молекулы — могут сигнализировать о наличии рака, его прогрессировании или риске развития болезни. Самым ценным в анализе на онкомаркеры является то, что для его проведения достаточно просто взять анализ крови, а опухоль можно обнаружить еще тогда, когда она очень маленьких размеров и никак себя не проявляет. Однако у таких исследований есть серьезная проблема: на самых ранних стадиях рака онкомаркеры присутствуют в крайне низких концентрациях, и обычные аналитические методы не справляются с их обнаружением.
Для решения этой проблемы команда специалистов Шэньчжэньского университета в Китае под руководством Хань Чжана объединила несколько передовых технологий: наноструктуры из ДНК, квантовые точки и систему генетического редактирования CRISPR. Все это работает на основе оптического явления, которое называется генерация второй гармоники, — когда входящий свет преобразуется в свет с вдвое меньшей длиной волны.
Полученное устройство успешно обнаружило маркеры рака легких в образцах крови пациентов на субаттомолярном уровне — то есть когда в образце присутствовало лишь несколько молекул. При этом сигнал оставался четким и измеримым.
«Для ранней диагностики этот метод может позволить проводить простой скрининг рака легких по крови еще до того, как опухоль станет видна на компьютерной томографии, — объясняет Хань Чжан. — Он также может помочь в персонализированном лечении, позволяя врачам отслеживать уровень биомаркеров ежедневно или еженедельно для оценки эффективности терапии, вместо того чтобы ждать месяцами результатов визуализации».
Большинство современных тестов требуют химического усиления слабых молекулярных сигналов, что делает анализ более длительным по времени, сложным и дорогим. Новая система обходится без этого этапа. Когда белок CRISPR-Cas12a распознает целевой биомаркер, он разрезает нити ДНК, удерживающие квантовые точки, — и это вызывает измеримое падение оптического сигнала.
«Вместо того чтобы рассматривать ДНК только как биологическое вещество, мы используем ее как программируемые строительные блоки, которые позволяют собирать компоненты сенсора с точностью до нанометра», — говорит Чжан.
Поскольку платформа программируемая, ее можно адаптировать для выявления самых разных вирусов, бактерий, токсинов или биомармаркеров — например, болезни Альцгеймера. Следующая цель ученых — создать портативную версию устройства, которую можно будет использовать прямо у постели больного или в отдаленных районах с ограниченными медицинскими ресурсами.
Ранее ученые разработали систему доставки мРНК к опухолям со специальными золотыми наночастицами.
