Ультрачувствительное определение ДНК по светорассеянию
Следы биомолекул, таких как ДНК, можно обнаружить с помощью новой «динамической» методики, основанной на наблюдении за событиями ассоциации и диссоциации наночастиц золота. Если искомая последовательность ДНК присутствует, она может обратимо связывать две наночастицы вместе. Это можно детектировать в реальном времени по изменению светорассеяния. Как сообщается в журнале Angewandte Chemie, этот метод отличает истинные сигналы от шума и может обнаруживать отклонения в виде отдельных нуклеотидов.
Учёные под руководством Джа-Мина Нама из Сеульского национального университета (Южная Корея) разработали новый метод обнаружения крайне малых количеств ДНК — без репликации, усиления сигнала или ложноположительных результатов. Их метод основан на детекции отдельных событий связывания. Поскольку партнёры по связыванию непрерывно разделяются и затем связываются снова, количество обнаруживаемых событий умножается, а неспецифические сигналы минимизируются. Этот анализ ассоциирующих и диссоциирующих нанодимеров (ADNA) основан на измерении светорассеяния наночастицами золота с помощью темнопольной микроскопии.
Образец и два типа наночастиц золота помещают на стеклянную подложку, покрытую липидным двойным слоем. Один тип наночастиц имеет на поверхности сайты связывания, которые закрепляются в липидном слое. Другой тип обратимо связывается с липидным слоем, оставаясь подвижным. Обе наночастицы несут короткие одноцепочечные сегменты ДНК, комплементарные двум разным последовательностям в целевой ДНК, чтобы они могли её связывать. Когда подвижная наночастица оказывается очень близко к иммобилизованной, целевая ДНК может связать их в димер.
Когда две наночастицы связаны, их колебания (плазмоны) спариваются. Это меняет интенсивность и цвет рассеянного света, что можно детектировать в реальном времени. Ключом к чёткому различению между присутствием и отсутствием целевой ДНК является динамический анализ димеров, которые диссоциировали в ходе наблюдения. Кинетика диссоциации значительно различается для ДНК с идеальным совпадением и ДНК с одним изменённым основанием.
Даже в присутствии другой ДНК, например, в образце сыворотки человеческой крови, удалось селективно обнаружить и достоверно количественно определить ультранизкие концентрации целевой ДНК. В использованных условиях теста предел обнаружения составил около 46 копий ДНК.