Новые ультрачувствительные биосенсоры выявляют заболевания на ранних стадиях

Учёные из Великобритании и Испании создали сверхчувствительный тест для выявления начинающихся заболеваний. С помощью инновационной технологии можно обнаружить соединения, сигнализирующие о болезни, в концентрации одной квинтиллионной грамма на миллилитр.

Группа исследователей из Имперского колледжа в Лондоне (Imperial College London) и испанского университета Виго (Universidade de Vigo) создали тест для обнаружения специфических молекул, так называемых биомаркеров, которые свидетельствуют о начальной стадии заболевания.

Для определения некоторых заболеваний биомаркеры используются уже сейчас. Их находят различные биологические датчики или биосенсоры, однако существующие устройства не способны уловить очень низкие концентрации биомаркеров, которые появляются на ранних стадиях заболевания.

В одной из последних работ учёные продемонстрировали, что новый тест с очень высокой эффективностью способен обнаружить простатические специфические антигены (ПСА). Эти соединения являются биомаркерами рака предстательной железы.

Отслеживание уровня ПСА в ультранизких концентрациях может иметь решающее значение для ранней диагностики рака простаты, но классические методы не обладают достаточной чувствительностью, чтобы проводить подобный анализ с высокой точностью.

Новые биосенсоры позволили учёным обнаружить ПСА в концентрации одной квинтиллионной (10^-18) грамма на миллилитр плазмы крови. Для сравнения: уже ставший классическим иммуноферментный анализ может обнаружить ПСА в концентрации всего одна миллиардная (10^-9) грамма на миллилитр, что на девять порядков больше.

Новый биосенсор состоит из "звёздочек" золота наноразмера, находящихся в растворе, содержащем производные белков крови. На поверхности звёздочек закреплены антитела, которые связываются с ПСА. После того как антигены осаждаются на поверхности, вторичные антитела облепляют наночастицы и создают своеобразное серебристое кристаллическое покрытие, которое наиболее заметно, когда концентрация ПСА очень низкая. Этот слой можно легко обнаружить с помощью оптического микроскопа и таким образом выявить присутствие ПСА в образце крови.

"Жизненно важно обнаружить тяжёлое заболевание именно на ранних стадиях, поскольку зачастую эффективное лечение возможно только на этом этапе, — поясняет руководитель исследования Молли Стивенс (Molly Stevens). — По сути, мы изобрели способ, как обнаружить ту самую иголку в стоге сена".

Новинка хороша ещё и тем, что её можно легко перенастроить для обнаружения других болезней или вирусов, для которых уже известны соответствующие биомаркеры, утверждают учёные в пресс-релизе Имперского колледжа.

Теперь исследователям предстоит провести клинические испытания для оценки эффективности работы биосенсоров при обнаружении всевозможных биомаркеров. Остаётся открытым и вопрос коммерциализации нового продукта. Учёные полагают, что новый метод позволит идентифицировать ВИЧ и другие инфекционные заболевания на стадии, когда шансы на успешное лечение максимальны.