Разработка использует световой сенсор и настолько чувствительна, что способна уловить буквально несколько молекул онкомаркеров в биоматериале. В отличие от стандартных методов, новая технология работает с концентрациями, которые обычно остаются незамеченными.
Специалисты объясняют, что устройство объединяет сразу несколько сложных технологий. В его основе лежат ДНК-наноструктуры, квантовые точки и система редактирования генома CRISPR. Вместе они помогают выявлять слабые сигналы от биомаркеров, используя генерацию второй гармоники света. Простыми словами, падающий луч преобразуется в излучение с другой длиной волны, и этот процесс происходит на поверхности специального полупроводника.
Чтобы заставить систему работать, ученые сконструировали крошечные пирамиды из ДНК. Эти структуры удерживают квантовые точки на строго определенном расстоянии от поверхности. Когда инструмент CRISPR-Cas12a встречает нужный биомаркер, он разрезает ДНК-якоря. В этот момент сигнал резко падает, и сенсор фиксирует изменение. Поскольку фоновая помеха практически отсутствует, прибор замечает даже самые низкие концентрации без необходимости дополнительно усиливать сигнал химией.
Для экспериментов выбрали микроРНК miR-21, которая связана с раком легкого. Сначала тестирование прошло в лабораторном растворе, затем перешли к сыворотке крови реальных пациентов. Результаты подтвердили высокую точность метода. Сенсор не реагировал на похожие РНК и находил только ту мишень, что связана с заболеванием.
Руководитель проекта Хань Чжан отмечает, что в перспективе такой подход может упростить лечение, повысить выживаемость пациентов и снизить нагрузку на бюджет здравоохранения. Сейчас исследователи работают над тем, чтобы уменьшить оптическую систему и сделать устройство портативным. Это позволит использовать тест прямо у постели больного, в небольших клиниках или в отдаленных районах, где нет доступа к дорогому оборудованию.
Платформа легко перенастраивается, поэтому в будущем ее можно адаптировать для поиска вирусов, бактерий или биомаркеров других тяжелых болезней, например болезни Альцгеймера. Если разработка успешно пройдет все клинические испытания, обычный анализ крови сможет показывать наличие рака еще до того, как опухоль станет видна на снимках компьютерной томографии. Это направление, известное как жидкостная биопсия, активно развивается в последние годы, предлагая искать фрагменты ДНК и РНК опухоли без хирургического вмешательства.
