Не спрячется. Наши ученые научились выявлять рак по анализу слюны
Ранее начало рака кишечника, поджелудочной железы, лёгких и других органов можно выявить за две минуты с помощью анализа слюны. Устройство для такой диагностики создали российские ученые.
Чем раньше, тем лучше
Специалисты из Московского физико-технического института, Института общей физики (ИОФ) РАН, университета «Сириус» и Московского института электронной техники разработали биосенсор, способный выявлять в слюне человека ультранизкие концентрации белков-онкомаркеров с рекордной чувствительностью. В основе детектора — аптамер, короткий фрагмент ДНК. Работа опубликована в журнале Microchimia Acta.
Ранняя диагностика рака — самый эффективный путь снижения инвалидизации и смертности от онкологических заболеваний. При этом для быстрого и результативного скрининга и мониторинга лечения предпочтительнее проводить анализы не по крови, как это происходит традиционно, а в легкодоступных биологических жидкостях, таких как слюна. Однако концентрация маркеров в слюне в тысячи раз ниже, чем в крови, а существующие методы не обладают достаточной чувствительностью.
Созданный в России биосенсор решает эту проблему. Он способен обнаружить в слюне даже самые низкие концентрации онкомаркеров. Например, раково-эмбриональный антиген (РЭА) в концентрации от 0,1 фемтограмма на миллилитр. Это один из наиболее информативных онкомаркеров для диагностики и контроля лечения рака кишечника, поджелудочной железы, лёгких и других органов. Время анализа составляет всего две минуты, а рабочий диапазон чувствительности достигает 10 нг/мл.
Анализ по фрагменту ДНК
Для достижения таких параметров ученые использовали аптамер — короткий фрагмент ДНК, который специфично связывается с белком-мишенью. Аптамер закреплён на графеновой подложке, нанесённой на миниатюрные электроды, и захватывает только маркер РЭА, игнорируя остальные вещества в слюне. Ключевая особенность сенсора — двухрежимная работа. Устройство может работать как полевой транзистор, в котором регистрация процесса связывания аптамера и РЭА осуществляется по изменению тока, проходящего в канале из графена между электродами. Также сенсор работает в электрохимическом режиме, когда регистрируется изменение амплитуды тока окислительно-восстановительной реакции на одном из электродов, покрытом графеном. Первый режим обеспечивает рекордную чувствительность на уровне зептомолей (10⁻²¹ моль/л). Второй — расширяет динамический диапазон измерений. Совместная работа двух независимых режимов также минимизирует ошибки и повышает надежность диагностики.
«Поиск биомаркеров в слюне человека может являться основой будущей экспресс-диагностики для выявления социально значимых заболеваний. Мы предложили метод, позволяющий быстро создать высокочувствительный сенсор для определения РЭА в слюне. Возможность совмещения двух различных физико-химических механизмов детектирования на одном чипе повышает надёжность нашего сенсора и его чувствительность», — рассказала aif.ru первый автор работы, сотрудник ИОФ РАН и аспирантка МФТИ Анастасия Кудрявцева.
Для врача и пациента
Важное отличие новой разработки — доступность, удобство и безопасность в применении. Как пояснил ведущий научный сотрудник лаборатории функциональных наноматериалов МФТИ Иван Бобринецкий, технология позволяет сделать тест таким же недорогим и простым в использовании, как глюкометр, и в будущем создать удобные приборы для быстрой проверки у врача или дома.
Технология обеспечит качественно новый уровень диагностики и лечения, поможет повысить выживаемость онкологических пациентов.
«Например, если после операции или химиотерапии уровень РЭА упал, а потом снова начал расти — это может сигнализировать о возвращении болезни (рецидиве), что позволит врачам быстро принять меры», — добавил заведующий лабораторией ИОФ РАН Пётр Никитин.
Биосенсор — это пример портативных медицинских тест-систем нового поколения, которые позволяют эффективнее лечить пациентов с раком.