Модифицированные углеродные нанотрубки могут отслеживать производство белка отдельными клетками

Инженеры MIT впервые создали сенсоры, способные обнаруживать отдельные молекулы белка в момент их секреции клетками или даже одной клеткой.

Эти сенсоры на основе химически модифицированных углеродных нанотрубок могут помочь учёным в любых приложениях, требующих обнаружения очень малых количеств белка: отслеживании вирусной инфекции, мониторинге производства клетками полезных белков или выявлении загрязнения пищи.

Как работают сенсоры:

• В основе — углеродные нанотрубки, которые флуоресцируют под лазерным светом.
• Для создания сенсора нанотрубки покрывают аптамерами (цепочками ДНК), специфичными к целевому белку.
• Ключевое новшество — добавление спейсерной последовательности в ДНК-аптамер. Это позволяет области, связывающейся с нанотрубкой, и области, связывающейся с мишенью, функционировать независимо и эффективно.
• При связывании целевой молекулы флуоресценция нанотрубок изменяется.

Возможности технологии:

• Сенсорные массивы на предметном стекле микроскопа могут отслеживать секрецию белка отдельными клетками (бактериальными, человеческими, дрожжевыми).
• Система не имеет предела обнаружения и может видеть отдельные молекулы.
• Продемонстрирована работа сенсоров для сигнального белка RAP1 и вирусного белка HIV1 integrase.

Потенциальные применения:

• Биологические исследования: изучение генерации сигнальных молекул, вирусной инфекции, функции нейротрансмиттеров, чувства кворума у бактерий.
• Биофармацевтика: контроль состояния микроорганизмов и качества продукции, тестирование терапевтических клеток, продуцирующих целевые белки.
• Обнаружение следовых количеств биологических агентов.

Как отмечает профессор Майкл Страно, старший автор исследования, такие сенсорные массивы — «самые чувствительные платформы для молекулярного детектирования, технологически доступные нам на сегодняшний день».