Доказательство концепции в настоящее время опубликовано онлайн в журнале Nano Letters.
«Мы рассматриваем это как потенциальную неинвазивную диагностику первой линии для обнаружения чего угодно, от рака до вируса Эбола», – сказал Адам Р. Холл, Ph.D., доцент кафедры биомедицинской инженерии в Wake Forest Baptist и ведущий автор исследования. «Хотя мы, безусловно, находимся на ранних этапах разработки технологии, в конечном итоге мы смогли провести тест, используя несколько капель крови, полученную при простом уколе пальца."
Нуклеиновые кислоты состоят из цепей или последовательностей оснований длиной от нескольких до миллионов элементов.
Точный порядок, в котором находятся эти основания, даже на небольших расстояниях, сильно зависит от их функций и, следовательно, может использоваться в качестве прямых индикаторов того, что происходит внутри клеток и тканей. Например, одно семейство этих нуклеиновых кислот, известное как микроРНК, имеет длину всего около 20 оснований, но может сигнализировать о широком спектре заболеваний, включая рак.
«Ученые изучали биомаркеры микроРНК в течение многих лет, но одной проблемой было точное обнаружение, потому что они настолько короткие, что многие технологии действительно затрудняют их идентификацию», – сказал Холл.
В новом методе нанотехнология используется для определения того, существует ли конкретная последовательность нуклеиновой кислоты-мишени в смеси, и для ее количественного определения с помощью простой электронной подписи. "Если последовательность, которую вы ищете, есть, она образует двойную спираль с датчиком, который мы предоставляем, и вы видите четкий сигнал.
Если последовательность отсутствует, значит, нет никакого сигнала ", – сказал Холл. "Просто посчитав количество сигналов, вы можете определить, какая часть цели находится вокруг."
В этом исследовании команда сначала продемонстрировала, что технология может эффективно идентифицировать конкретную последовательность на фоне конкурирующих нуклеиновых кислот, а затем применила свой метод к одной конкретной микроРНК (mi-R155), которая, как известно, указывает на рак легких у людей. Они показали, что этот подход может разрешить небольшое количество микроРНК, которое может быть обнаружено у пациентов.
Следующие шаги будут включать расширение технологии для изучения клинических образцов крови, тканей или мочи.
Холл имеет предварительный патент на эту технологию.
Финансирование исследования было предоставлено грантом NIH 1R21CA193067; Доктор. Фонд Артура и Бонни Эннис; и программа 3M Non-tenured Faculty Award.
Соавторы: Усама К. Захид, Б.S., и Фанни Ван, B.S., баптиста Уэйк Форест; Ян А. Ружичка, к.D., и Итан В. Тейлор, доктор философии.D. Университета Северной Каролины в Гринсборо.