Быстрая диагностика заболеваний: прорыв в биоинженерии повышает чувствительность обнаружения ДНК в 100 раз

 Ученые обнаружили, что «танец» небольших количеств ДНК может ускорить выявление болезней.

Исследователи из Массачусетского университета в Амхерсте в сто раз раздвинули границы биомедицинской инженерии, создав новый метод обнаружения ДНК с беспрецедентной чувствительностью.

«Обнаружение ДНК находится в центре биоинженерии», — говорит Джинглей Пинг, ведущий автор статьи, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences. Пинг — доцент кафедры машиностроения и промышленного проектирования, адъюнкт-доцент кафедры биомедицинской инженерии и сотрудник Центра персонализированного мониторинга здоровья Института прикладных наук о жизни. «Каждый хочет обнаружить ДНК в низкой концентрации с высокой чувствительностью. И мы только что разработали этот метод, позволяющий повысить чувствительность примерно в 100 раз без каких-либо затрат».

Традиционные вызовы и новый подход

По его словам, при использовании традиционных методов обнаружения «задача состоит в том, чтобы найти иголку в стоге сена». В образце присутствует множество молекул, не являющихся целевой ДНК, которые могут повлиять на результат.

Вот чем этот метод отличается. Испытуемый образец помещается в переменное электрическое поле. Затем: «Мы позволяем ДНК танцевать», — говорит он. «Когда нити ДНК танцуют, они имеют определенную частоту колебаний». Затем исследователи могут прочитать образцы, чтобы увидеть, есть ли молекула, движущаяся таким образом, который соответствует движению целевой ДНК, и легко отличить ее от других моделей движения. Это работает даже при очень низкой концентрации целевой ДНК.

Последствия для здравоохранения

Этот новый метод имеет огромное значение для ускорения выявления заболеваний. Во-первых, поскольку он настолько чувствителен, диагноз может быть поставлен на более ранних стадиях прогрессирования заболевания, что может существенно повлиять на состояние здоровья.

Кроме того, этот метод занимает минуты, а не дни, недели или месяцы, потому что он полностью электрический. «Это делает его подходящим для оказания медицинской помощи», — говорит он. «Обычно мы предоставляем образцы в лабораторию, и они могут предоставить результаты быстро или медленно, в зависимости от того, насколько быстро они проходят, и это может занять 24 часа или больше». Например, он приводит пример того, как при постановке диагноза образец биопсии замораживают, а затем отправляют в лабораторию для обработки, которая может занять до двух месяцев. Почти мгновенные результаты этого нового метода означают, что лечению не придется ждать лабораторной обработки.

Еще одно преимущество: он портативный. Пинг описывает, что устройство по размеру похоже на прибор для измерения уровня сахара в крови, что открывает двери для улучшения здоровья в глобальном масштабе. «Его можно использовать в местах, где ресурсы ограничены. Я поехал в деревню, и врач обычно ездит в деревню один или два раза в год, и теперь, возможно, у них будет база, где есть такой инструмент, и у них будет возможность быстро и легко проверить его».

Будущие возможности и события

Пинг воодушевлен широким спектром возможных применений этого открытия, заявив: «Наномеханоэлектрический подход также может быть интегрирован с другими биоинженерными технологиями, такими как CRISPR, для выяснения сигнальных путей нуклеиновых кислот, понимания механизмов заболеваний, идентификации новых мишеней для лекарств и создавать персонализированные стратегии лечения, включая терапию, нацеленную на микроРНК».

Источник