Команда биоинженеров Университете Калифорнии (Сан-Диего) разработали графеновый чип , способный обнаруживать мутации в ДНК. Возглавлявший исследованиеRatnesh Lal говорит, что новая технология быть использованы в различных медицинских применениях, таких как анализ крови для раннего выявления рака, мониторинг биомаркеров заболеваний и обнаружение вирусов и микробов в реальном времени.
Lal сказал: «Мы находимся на переднем крае создания быстрого и недорогого цифрового метод для обнаружения мутаций гена при высоком разрешении — в масштабе одного изменения нуклеотидов в последовательности нуклеиновой кислоты». Технология, которая находится на стадии доказательства правильности концепции, является первым шагом на пути к разработке чипа-биосенсора, который может при имплантировании в организм обнаружить специфическую мутацию ДНК в режиме реального времени и передавать информацию по беспроводному каналу на мобильное устройство, такое как смартфон или ноутбук.
Lal с коллегами разработали новую методику для выявления наиболее распространенной генетической мутации под названием однонуклеотидный полиморфизм (SNP), который представляет собой разновидность одного нуклеотида (A, C, G или Т) в последовательности ДНК, некоторые из них связаны с патологическими состояниями, такими как рак, диабет, сердечно-сосудистые и нейродегенеративные заболевания, аутоиммунными и воспалительными болезнями.
Современные методы обнаружения SNP являются относительно медленными, дорогими и требуют использования громоздкого оборудования. Один из соавторов новой технологииPreston Landon говорит: «Мы разрабатываем быстрый, простой, недорогой и портативный способ обнаружения однонуклеотидныого полиморфизма с использованием небольшого чипа, который может работать с вашим сотовым телефоном».
Чип состоит из ДНК-зонда, внедренного в графеновый полевой транзистор. ДНК-зонд является сконструированным куском двухцепочечной ДНК, которая содержит последовательность, кодирующую определенный тип SNP. Чип специально разработан и изготовлен для захвата ДНК (или РНК), молекулы с одной нуклеотидной мутацией, и всякий раз, когда эти фрагменты ДНК (или РНК) связываются с зондом, вырабатывается электрический сигнал.
Исследователи отметили, что особенностью их чипа является то, что ДНК-зонд присоединен к графеновому транзистору, что позволяет чипу работать в электронном виде. «Мы показали, что мы можем выполнить ДНК с замещением цепи на транзисторе с графеном. Это первый пример сочетания динамической ДНК нанотехнологии с высокой разрешающей способностью электронного зондирования. Результатом является технология, которая потенциально может быть использована в сочетании с беспроводными электронными устройствами для обнаружения SNP», отметили авторы.
Следующие шаги включают расширение технологии и добавление возможностей беспроводной связи с чипом. Исследователи хотят протестировать устройство в клинических условиях, предполагая, что эта технология может привести к новому поколению методов диагностики и персонализированному лечению в медицине.