Новый ДНК-тест использует нанотехнологии для раннего обнаружения рака
Исследователи из Университета Джонса Хопкинса разработали высокочувствительный тест с использованием крошечных кристаллов — квантовых точек — для поиска химических модификаций ДНК, которые часто являются ранними предвестниками рака.
Тест, названный MS-qFRET, определяет как наличие, так и количество определённых изменений ДНК. Это может предупредить людей с повышенным риском развития болезни и показать врачам эффективность конкретного лечения.
Метод описан в статье "MS-qFRET: a quantum dot-based method for analysis of DNA methylation" в августовском номере журнала Genome Research.
Цель теста — метилирование ДНК. Это биохимическое изменение, при котором метильная группа присоединяется к цитозину (одному из четырёх нуклеотидов ДНК). Когда метилирование происходит в критических участках генов, оно может блокировать выработку белков-супрессоров опухолей, облегчая образование и размножение раковых клеток. Эти изменения часто предшествуют появлению генетических мутаций.
Как работает тест:
- С помощью химического процесса бисульфитной конверсии неметилированные участки ДНК преобразуются в другой нуклеотид.
- Оставшиеся целевые (метилированные) цепи ДНК, связанные с раком, многократно копируются. К их концам прикрепляются две молекулы: биотин и флуоресцентный краситель.
- Эти модифицированные цепи ДНК смешивают с квантовыми точками — полупроводниковыми кристаллами размером в несколько нанометров. Точки покрыты веществом, которое связывается с биотином. В результате до 60 целевых цепей ДНК могут прикрепиться к одной квантовой точке.
- На образец направляют ультрафиолетовый или синий лазер. Квантовые точки поглощают энергию и мгновенно передают её флуоресцентным красителям на ДНК, заставляя их светиться (флуоресценция).
- Спектрофотометр анализирует эти сигналы, определяя не только наличие, но и количество метилированной ДНК, связанной с раком. Большее количество коррелирует с более высоким риском.
Преимущества и перспективы:
- Высокая чувствительность и скорость по сравнению с существующими методами.
- Позволяет выявлять риск на ранней стадии и, возможно, отслеживать эффективность терапии ("персонализированная химиотерапия").
- Может определять специфические типы рака (например, рак лёгких или лейкемию) по уникальным генетическим маркерам.
- В перспективе может заменить инвазивные методы забора образцов на простой анализ крови.
Мнение экспертов:
- Джефф Тза-Хуэй Ван, ведущий разработчик: "Если это приведёт к раннему обнаружению рака, тест будет иметь огромное клиническое значение".
- Стивен Б. Бэйлин, соавтор: метод представляет собой "очень многообещающую платформу". "Если мы продолжим видеть прогресс, этот метод тестирования может легко войти в широкое использование в течение следующих пяти лет".
Исследование, включавшее обнаружение маркеров ДНК в мокроте пациентов с раком лёгких, подтвердило работоспособность технологии. Сейчас продолжаются испытания в реальных условиях.