CRISPR-Chip: портативное устройство для детекции генетических мутаций за минуты
Инженеры из Калифорнийского университета в Беркли и Института Кека объединили технологию CRISPR с графеновыми транзисторами, создав портативное устройство (CRISPR-Chip), способное обнаруживать специфические генетические мутации за считанные минуты.
Устройство может использоваться для быстрой диагностики генетических заболеваний (например, мышечной дистрофии Дюшенна, DMD) и оценки точности методов генного редактирования. Ключевое преимущество — детекция без необходимости предварительной амплификации ДНК методом полимеразной цепной реакции (PCR).
Как это работает
В основе устройства — деактивированный белок Cas9, который может находить специфические участки ДНК, но не разрезать их. Этот белок, снабжённый направляющей РНК (guide RNA), прикреплён к высокочувствительным графеновым транзисторам.
Принцип действия:
- Очищенный образец ДНК наносится на чип.
- Комплекс CRISPR-Cas9 находит и связывается с целевой последовательностью ДНК.
- Это связывание изменяет электропроводность графена и электрические характеристики транзистора.
- Изменения фиксируются портативным устройством.
«CRISPR обеспечил селективность, графеновые транзисторы — чувствительность, и вместе мы смогли провести эту детекцию без PCR», — пояснила старший автор исследования Киана Аран.
Применение и перспективы
- Быстрая диагностика: Устройство позволяет проводить тестирование в кабинете врача или в полевых условиях. Продемонстрирована возможность детекции двух распространённых мутаций у пациентов с DMD.
- Скрининг: Можно быстро просканировать весь огромный ген дистрофина для выявления мутаций, что потенциально позволяет начать терапию на ранней стадии.
- Персонализированная медицина: Определение генетических вариаций, влияющих на эффективность лекарств (например, антикоагулянтов).
- Тестирование CRISPR: Устройство можно использовать для проверки эффективности и точности систем генного редактирования на основе CRISPR.
«Сочетание современной наноэлектроники и современной биологии открывает новую дверь для доступа к биологической информации, которая раньше была недоступна», — заключила Киана Аран.