Ультрабыстрый и сверхчувствительный метод обнаружения белков для ранней диагностики заболеваний
Обнаружение белков на основе реакции антиген-антитело жизненно важно для ранней диагностики широкого спектра заболеваний. Однако эффективное обнаружение белков часто представляет проблему для исследователей. Ученые из Осакского столичного университета открыли новый принцип, лежащий в основе светоиндуцированного ускорения реакции антиген-антитело, что позволяет проводить простое, сверхбыстрое и высокочувствительное обнаружение белков. Их результаты опубликованы в Communications Biology.
Методы анализа следовых количеств белков на основе реакции антиген-антитело позволяют диагностировать многие заболевания, включая рак, деменцию и микробные инфекции, на ранней стадии. Однако такие методы либо имеют ограниченную чувствительность, либо требуют сложной и длительной обработки для протекания реакции.
Стремясь ускорить реакцию антиген-антитело, исследователи вводили целевые белки и зондовые частицы с модифицированными антителами, которые селективно связываются с целевыми белками, в канал шириной с человеческий волос или артерию, а затем проводили облучение инфракрасным лазером в течение 3 минут. Это позволило проводить обнаружение с чувствительностью примерно в 100 раз выше, чем у обычных тестов на белки.
Исследователям впервые удалось быстро измерить следовые количества целевых белков порядка десятков аттограмм (аг = 10-18 г; одна квинтиллионная грамма) всего после 3 минут лазерного облучения.
Результаты исследования демонстрируют, что быстрого и высокочувствительного обнаружения можно достичь путем концентрирования белков с помощью простой операции: их удержания в малом пространстве и облучения лазером для ускорения реакции. Эти результаты облегчат обнаружение связанных с болезнями веществ из небольшого количества биологических жидкостей, например, из одной капли крови, и помогут в открытии новых биомаркеров заболеваний, что потенциально может привести к прорыву в разработке систем для ультраранней диагностики различных болезней.
«В рамках междисциплинарного сотрудничества, выходящего за рамки физики, химии и биологии, мы раскрыли новый принцип, лежащий в основе управления реакцией антиген-антитело с помощью оптической силы, или светоиндуцированной силы. Я надеюсь, что преимущество возможности измерять следовые маркеры с высокой чувствительностью и скоростью с помощью простого лазерного облучения поможет в сверхранней диагностике», — заключил профессор Такуя Иида.