科学者らが、光ベースのセンサーを開発し、血液サンプル中のごく微量のがんバイオマーカーを特定可能で、従来のスキャンより早期発見を可能にする可能性がある。この技術は、DNAナノ構造、CRISPR、量子ドットを組み合わせ、数分子から明確なシグナルを生成する。肺がん患者の血清でのテストがサブアトモルレベルで有望な結果を示した。
中国の深圳大学研究者らが、血液中で極めて低濃度のがんバイオマーカーを検出する革新的なセンサーを開発した。Optica誌に掲載された同装置は、第2高調波発生（SHG）を用い、光を半波長に変換するプロセスを二硫化モリブデン（MoS₂）表面で行う。この手法は化学増幅を不要とし、検出手順を簡素化する。 システムはDNAテトラヘドロン（ピラミッド状ナノ構造）を組み込み、量子ドットをMoS₂近くに精密に配置する。これらの量子ドットは光学場を強化し、SHGシグナルを増幅する。CRISPR-Cas12a技術が特定バイオマーカーを標的とし、検出時に量子ドットを保持するDNA鎖を切断し、SHGシグナルの測定可能な減少を引き起こす。この方法は背景ノイズを最小化し、時間とコストを追加する追加ステップなしで検出を可能にする。 「我々のセンサーは、DNA製ナノ構造、量子ドット、CRISPR遺伝子編集技術を組み合わせ、第2高調波発生（SHG）と呼ばれる光ベースのアプローチで微弱なバイオマーカーシグナルを検出します」と研究チームリーダーのHan Zhang氏は述べた。プラットフォームは肺がん関連のマイクロRNAであるmiR-21を患者のヒト血清サンプルで検出した。高特異性を示し、類似RNA鎖を無視し標的のみに反応した。 「センサーは極めて優れた性能を発揮し、光学、ナノ素材、生物学の統合が装置最適化に有効な戦略であることを示しました」とZhang氏は付け加えた。この技術はウイルス、細菌、毒素、アルツハイマー病バイオマーカー検出にも拡大可能。将来的にはシステムの小型化を進め、クリニックや僻地でのポータブル使用を目指し、画像診断より頻繁に疾患進行や治療効果を血液検査でモニタリングできる可能性がある。 「早期診断では、この方法がCTスキャンで腫瘍が見える前に肺がんの簡易血液スクリーニングを可能にし、生存率向上と医療費削減に寄与します」とZhang氏は指摘した。