Быстрее, чем ПЦР
Российские учёные создали быструю альтернативу ПЦР-диагностике
Распознавание фрагментов ДНК – метод, незаменимый при диагностике многих наследственных, а также инфекционных заболеваний. Но у существующих технологий есть свои недостатки. Новая разработка российских учёных выдаёт результат в разы быстрее, чем ставшая классической ПЦР.
Достижение описано в научной статье, опубликованной учёными из Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН в журнале Analytical Сhemistry (Shlyapnikov et al., Rapid Amplification-Free Microarray-Based Ultrasensitive Detection of DNA).
Анализ ДНК – важный инструмент диагностики. Прежде всего он позволяет выявлять наследственные недуги, но применяется и для диагностики инфекций. Дело в том, что патоген или паразит, который вызывает инфекционные заболевания, имеет свойственные только ему последовательности ДНК. Поэтому диагноз можно поставить, выявив эти фрагменты ДНК в крови человека.
Золотым стандартом анализа фрагментов ДНК на сегодняшний день является полимеразная цепная реакция (ПЦР). Но такая диагностика – достаточно длительный процесс (анализ может занимать несколько дней). Кроме того, она чувствительна к присутствию в образце мешающих примесей.
Новая разработка российских учёных лишена этих недостатков, и при этом по чувствительности она близка к ПЦР. Чтобы обнаружить ДНК, присутствующую лишь в концентрации 10 тысяч фрагментов на 0,1 миллилитра, требуется менее пяти минут. Медицинский анализ можно сделать за 10 минут.
Учёные создали микрочип, к которому химически привязаны короткие фрагменты ДНК (олигонуклеотиды), комплементарные к тем последовательностям, которые необходимо уловить. Они играют роль своеобразных капканов: вступая в контакт с предназначенными им кусочками ДНК, они захватывают их и уже не отпускают.
Схематическое изображение эксперимента. Перевод «Вести.Наука» (nauka.vesti.ru). Иллюстрация ИТЭБ РАН.
В ходе анализа через микрочип протекает поток жидкости, содержащей вещества из взятого у пациента образца. Благодаря впервые применённой проточной микроячейке особой конструкции любые находящиеся в этом потоке фрагменты ДНК осаждаются на чип с помощью электрического поля. Если это те самые последовательности, которые ищут биологи, они связываются с «ДНК-капканами». Посторонняя же ДНК быстро смывается с чипа.
Затем поверхность сканируется магнитными шариками, покрытыми стрептавидином (streptavidin). Такой шарик собирает пойманные фрагменты ДНК благодаря меткам из биотина.
«Наш метод основан на использовании технологий, которые были ранее разработаны для иммуноанализа на белковых микрочипах. В данной работе аналогичные технологии были применены для анализа ДНК. Однако значительную часть работы пришлось делать заново, так как у молекул ДНК совершенно другая химия, и, например, для того чтобы иммобилизовать олигонуклеотиды на специальной подложке, необходимо было создавать новую технологию», – сообщил соавтор статьи, заведующий Лабораторией наноструктур и нанотехнологий ИТЭБ РАН, кандидат химических наук Юрий Шляпников.
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru