Новый биосенсор обнаруживает генетически модифицированные кукурузу и сою
Лаборатория Мохита Вермы в Университете Пердью представила портативный бумажный биосенсор для идентификации генетически модифицированных (ГМ) кукурузы и сои. Биосенсор основан на методе петлевой изотермической амплификации (LAMP) и предлагает более быструю и менее дорогую альтернативу существующим молекулярным инструментам для анализа на месте.
"Фермеры могут использовать его, когда это необходимо", — сказал Билал Ахмед, научный сотрудник в области сельскохозяйственной и биологической инженерии. Ахмед, Верма и четыре соавтора из Пердью и Bayer Crop Science описали устройство в журнале Biosensors and Bioelectronics.
Ранее команда Вермы разрабатывала тесты для быстрого обнаружения высокопатогенного птичьего гриппа, фекального загрязнения на фермах, респираторных заболеваний крупного рогатого скота и COVID-19.
Инновация была передана в Управление коммерциализации технологий Purdue Innovates, которое подало заявку на патент. Технология была эксклюзивно лицензирована компании Krishi, Inc., специализирующейся на быстрой и простой молекулярной диагностике. Верма является техническим директором компании.
"Это исследование стало первой демонстрацией использования биосенсоров на растительном материале в нашей лаборатории", — сказал Верма. — "Оно также демонстрирует применение этой технологии на основе LAMP для концепции "Единое здоровье", охватывающей экосистемы — благополучие человека, животных и растений".
Биосенсорное устройство дает результаты менее чем за час после экстракции образца, а стоимость одного теста составляет $2.90. "Другие методы LAMP с жидкостным детектированием стоят более восьми или девяти долларов за тест", — отметил Ахмед.
Биосенсор проверяет наличие ГМ-признаков, используя всего лишь экстракт листа диаметром в четверть дюйма. Другие методы, основанные на полимеразной цепной реакции (ПЦР), требуют дорогостоящего оборудования и максимально очищенной ДНК. Ахмед назвал ПЦР "золотым стандартом в молекулярной биологии". Но с новым методом LAMP "нет необходимости выделять или очищать ДНК из ткани листа".
Метод LAMP, как и ПЦР, специфично нацелен на нужные последовательности ДНК, что обеспечивает точные и надежные результаты. "Сначала мы оптимизировали наш метод LAMP-биосенсора с очищенной ДНК, а затем перешли к неочищенному экстракту листа", — сказал Ахмед.
Бумажная платформа хорошо работала с очищенной ДНК. Но необходимость доступа к лаборатории для экстракции ДНК и связанные с этим дополнительные затраты сделали бы такую систему непрактичной для фермеров. Поэтому команда перешла на систему с неочищенным экстрактом.
Неочищенный экстракт гомогенизируется в жидкость, а затем разбавляется в соотношении одна часть экстракта к семи частям воды. "Мы используем этот неочищенный экстракт напрямую с нашим биосенсором. Наш биосенсор с экстрактом листа так же хорош, как и с очищенной ДНК", — отметил Ахмед.
Исследователи разработали свой биосенсор для обнаружения соевых бобов сортов Roundup-Ready 1 и 2, а также признака Roundup Hybridization System 1 (RHS1) в кукурузе. Признак RHS1 делает мужскую часть растения чувствительной к глифосату (пестициду), что позволяет контролировать опыление.
"Мы успешно разработали наш бумажный биосенсор на основе этого конкретного признака", — сказал Ахмед.
Команда Purdue–Bayer Crop Science отметила потенциал технологии для других применений. Новая технология "адаптируема к другим ГМ-культурам или признакам, предлагая практическое решение для мониторинга ГМО в полевых условиях".