Forskare har utvecklat en ljusbaserad sensor som kan identifiera minimala mängder cancermarkörer i blodprov, vilket potentiellt möjliggör tidigare upptäckt än traditionella skanningar. Teknologin kombinerar DNA-nanostrukturer, CRISPR och kvantprickar för att producera ett tydligt signal från bara några molekyler. Tester på serum från lungcancerpatienter visade lovande resultat på sub-attomolära nivåer.
Forskare vid Shenzhen University i Kina har skapat en innovativ sensor för att detektera cancermarkörer vid extremt låga koncentrationer i blod. Publicerad i tidskriften Optica använder enheten andra harmonisk generation (SHG), en process där ljus omvandlas till hälften av sin våglängd på en molybden disulfid (MoS₂)-yta. Detta tillvägagångssätt undviker behovet av kemisk förstärkning och förenklar detektionsprocessen. Systemet inkluderar DNA-tetraedrar — pyramidformade nanostrukturer — för att placera kvantprickar exakt nära MoS₂. Dessa kvantprickar förstärker det optiska fältet och förstärker SHG-signalen. CRISPR-Cas12a-tekniken riktar in sig på specifika markörer; vid detektion klipper den DNA-strängar som håller kvantprickarna, vilket orsakar en mätbar minskning av SHG-signalen. Denna metod minimerar bakgrundsbrus och tillåter detektion utan ytterligare steg som tillför tid och kostnad. «Vår sensor kombinerar DNA-nanostrukturer med kvantprickar och CRISPR-genredigerings teknologin för att detektera svaga markörsignaler med en ljusbaserad metod känd som andra harmonisk generation (SHG)», sade Han Zhang, ledare för forskningslaget. Plattformen detekterade miR-21, en mikroRNA kopplad till lungcancer, i humant serum från patienter. Den visade hög specificitet och ignorerade liknande RNA-strängar och svarade endast på målet. «Sensorn fungerade exceptionellt bra och visar att integration av optik, nanomaterial och biologi kan vara en effektiv strategi för att optimera en enhet», tillade Zhang. Teknologin kan utvidgas till att detektera virus, bakterier, toxiner eller Alzheimers markörer. Framtida planer inkluderar att miniatyrisera systemet för bärbar användning i kliniker eller avlägsna områden, vilket potentiellt tillåter rutinmässiga blodtester för att övervaka sjukdomsförlopp eller behandlings effektivare än bildgivning. «För tidig diagnos lovar denna metod enkla blodsk screenings för lungcancer innan en tumör kan vara synlig på en CT-skanning», noterade Zhang. Detta kan förbättra överlevnadsgrader och minska hälso- och sjukvårdskostnader genom att underlätta tidigare ingripanden.
