Разработан наносенсор для обнаружения биомаркеров с точностью до одной молекулы

Исследователи из Сиракузского университета, Медицинского университета SUNY Upstate, Ichor Therapeutics и Университета Кларксона создали наноразмерный сенсор, способный с высочайшей точностью обнаруживать белковые биомаркеры в образце.

Принцип работы "крючка и наживки"

Крошечный белковый связывающий элемент ("крючок") присоединяется к небольшому отверстию в мембране клетки — нанопоре. Через пору проходит ионный раствор. Когда сенсор распознает целевую молекулу-биомаркер, ионный поток изменяется. Это изменение служит сигналом об обнаружении.

Ключевая инновация: сочетание технологий

Впервые команда объединила нанопорную технологию с технологией антительных миметиков — искусственно созданных белковых каркасов, которые связываются со специфичным биомаркером, подобно антителам. Эти каркасы создаются с использованием природных основ и адаптируются методом эволюционного мутагенеза, сканируя миллиарды мутаций ДНК для поиска вариантов, сильно взаимодействующих с целевым белком.

Преимущества и тестирование

• Сенсор эффективно работает не только в чистом растворе, но и в сложных биожидкостях, таких как сыворотка крови, содержащая множество антител.
• Технология не дает ложноположительных результатов, что делает её практичной для биомедицинской диагностики.
• Для проверки гипотезы команда использовала образец сыворотки крови. С помощью сенсора им удалось идентифицировать и количественно определить рецептор эпидермального фактора роста (EGFR) — белковый биомаркер различных видов рака.

Значение и перспективы

Исследование, опубликованное в Nature Communications, решает предыдущие проблемы обобщаемости технологии. Разработанная архитектура сенсора может быть применена к широкому спектру белковых мишеней.

Интеграция таких сенсоров в нанофлюидные устройства позволит в будущем одновременно тестировать множество различных биомаркеров в одном образце. Это закладывает основу для будущего медицины, где для диагностики рака будут чаще использоваться анализы крови на биомаркеры, а не только визуализация и биопсии.