ДНК-сензор в домашен тест за по-малко от 1 долар открива ХИВ и рак

Изследователи от Масачузетския технологичен институт (MIT) са разработили евтини еднократни диагностични устройства на базата на електрохимични сензори с ДНК покритие, които могат да откриват различни заболявания, включително рак, грип и ХИВ.

Тези сензори използват ензим от системата за редактиране на гени CRISPR, който при откриване на целевата молекула започва да разрязва ДНК на електрода, променяйки електрическия сигнал и позволявайки да се определи наличието на заболяване.

Благодарение на специално полимерно покритие сензорите могат да се съхраняват до два месеца при температура до 65°C.

Технологията прави реална домашната диагностика на рак и ХИВ, като цената на един анализ е по-малко от 1 долар.

Електрохимичните сензори измерват промените в електрическия ток при взаимодействието на целевата молекула с ензима — на този принцип работят преносимите глюкометри за контрол на нивото на захарта в кръвта.

В MIT сензорите се създават с помощта на евтини електроди от листово злато, ламинирани върху пластмаса.

ДНК се прикрепя към тези електроди с помощта на сероводородна молекула, наречена тиол.

През 2021 г. изследователи показаха, че тези сензори могат да откриват генетичен материал на вируси като ХИВ и човешки папиломен вирус (HPV).

За определяне на целта се използва насочваща РНК, свързана с ензима Cas12 от семейството CRISPR.

При свързване с целевата последователност Cas12 се активира и неспецифично разрязва ДНК на електрода, което води до промяна в електрическия сигнал, фиксиран от потенциостата.

Основният проблем беше, че ДНК на електрода бързо се разрушаваше и сензорите изискваха съхранение при специални условия.

Освен това ДНК трябваше да се нанася непосредствено преди употреба.

Сега учените са повишили стабилността на сензорите, като са покрили ДНК с полимер от поливинилов алкохол.

Тази евтина (по-малко от 1 цент) защитна мембрана образува бариера, която предотвратява разрушаването на ДНК и позволява датчиците да се съхраняват до два месеца дори при температура 65 °C.

Благодарение на това решение изследователите успяха да открият гена на рака на простатата PCA3 след продължително съхранение на сензорите в неблагоприятни условия.

Те планират да разширят приложението на технологията за диагностика на инфекциозни заболявания, като HPV или HIV, и да стартират стартъп за пускане на продукта на пазара.

Производството на сензорите струва само 50 цента, което е особено важно за регионите с ограничени ресурси.

Тези устройства могат да се използват не само в клиники, но и у дома или в отдалечени райони, където няма условия за съхранение на медицински уреди.