Инженеры создали недорогие сенсоры для биомаркеров человека

Исследователи из Университета штата Пенсильвания разработали недорогую технологию на основе РНК для обнаружения и измерения биомаркеров, которые помогают расшифровать физиологию организма. Присутствие белковых биомаркеров может указывать на хронические или острые состояния — от артрита до рака и бактериальных инфекций. Обычные тесты на них стоят от $100 до более чем $1000. Новая технология позволяет выполнить такое же измерение примерно за один доллар.

Результаты работы команды, объединившей усилия Говарда Салиса (Howard Salis), доцента биологической, химической и биомедицинской инженерии, Грейс Везо (Grace Vezeau) и Липики Гадилы (Lipika Gadila), опубликованы в журнале Nature Communications.

Результаты демонстрируют, что сенсоры на основе РНК можно сконструировать для обнаружения белков-биомаркеров человека, включая мономерный C-реактивный белок (вовлечённый в хронические воспалительные состояния, такие как болезни сердца и артрит) и интерлейкин-32 гамма (сигнальный белок при острых инфекциях, например, вирусных или бактериальных). По словам Салиса, такие сенсоры можно использовать для создания устройств диагностического тестирования.

Технология представляет собой комбинацию бесклеточной экспрессионной системы и сконструированных РНК-сенсоров — рибопереключателей. Бесклеточные системы содержат клеточные механизмы для считывания ДНК и производства белков, но не ограничены клеточными мембранами и позволяют свободно проникать крупным белкам.

Рибопереключатели сконструированы так, чтобы связываться с белком-биомаркером и регулировать активацию или подавление наблюдаемого сигнала. Сам рибопереключатель производится внутри бесклеточной системы по инструкциям из ДНК. Общая стоимость материалов для одной реакции составляет около доллара.

По словам Салиса, это первый случай, когда исследователям удалось сконструировать рибопереключатель-сенсор для обнаружения белков-биомаркеров. Основная задача заключалась в поиске оптимальных инструкций ДНК для создания наиболее чувствительных белковых сенсоров.

Исследователи протестировали новую технологию для обнаружения трёх белков: MS2 (небольшой белок бактериофага, как проверка принципа), а также клинически значимых биомаркеров — человеческого мономерного C-реактивного белка и человеческого интерлейкина-32 гамма. Было сконструировано 32 рибопереключателя, большинство из которых успешно детектировали целевые белки.

Следующим шагом, по словам Салиса, является разработка простого в использовании устройства, которое позволит исследователям и клиницистам применять эту технологию.