Этот новый анализ крови может обнаружить рак до того, как он проявится на снимках

Исследователи разработали новый оптический сенсор, способный обнаруживать экстремально низкие концентрации биомаркеров рака в крови, что потенциально позволяет диагностировать заболевание до того, как опухоль станет видна на компьютерной томографии (КТ) или магнитно-резонансной томографии (МРТ). Технология объединяет ДНК-наноструктуры, квантовые точки и систему CRISPR-Cas (кластерные регулярно интерспирсные короткие палиндромные повторы — ассоциированная с ними система белков) для генерации измеримого светового сигнала от всего нескольких молекул-мишеней.

Сложность ранней диагностики заключается в том, что на начальных стадиях болезни биомаркеры (белки, фрагменты ДНК, микроРНК (малые некодирующие РНК)) присутствуют в крови в ничтожных количествах, не улавливаемых обычными методами. Новая платформа использует явление генерации второй оптической гармоники (SHG — second harmonic generation) на поверхности дисульфида молибдена. Программируемые ДНК-тетраэдры точно позиционируют квантовые точки, усиливающие сигнал, а белок Cas12a (фермент, используемый в системе генного редактирования CRISPR) системы CRISPR (кластерные регулярно интерспирсные короткие палиндромные повторы) распознает специфичный биомаркер и, разрезая ДНК-якоря, вызывает измеримое падение сигнала SHG (second harmonic generation), что и указывает на наличие цели.

В тестах на реальных образцах сыворотки крови пациентов с раком легких система успешно и высокоспецифично обнаружила биомаркер miR-21 (микроРНК-21) на суб-аттомолярном уровне. Технология, не требующая химической амплификации, обещает более быстрые и дешевые анализы. В перспективе ученые планируют создать портативную версию устройства для использования у постели больного, в поликлиниках или удаленных районах. Платформа также может быть адаптирована для выявления вирусов, бактерий, токсинов или биомаркеров других заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера.