Технология CRISPR/Cas может не только изменять гены. Группа исследователей из Фрайбургского университета использует так называемые генные ножницы, которые ученые могут использовать для редактирования генетического материала, чтобы лучше диагностировать такие заболевания, как рак. В ходе исследования исследователи представили микрожидкостный чип, который распознает небольшие фрагменты РНК, указывая на конкретный тип рака быстрее и точнее, чем методы, доступные до сих пор. Результаты недавно опубликованы в научном журнале Advanced Materials.«Они также протестировали биосенсор CRISPR на образцах крови, взятых у четырех детей, у которых были диагностированы опухоли головного мозга. «Наш электрохимический биосенсор в пять-десять раз более чувствителен, чем другие приложения, использующие CRISPR/Cas для анализа РНК», - объясняет инженер микросистем из Фрайбурга. Доктор Кан Динсер. Он возглавляет исследовательскую группу вместе с биологом профессором доктором Вильфридом Вебером из Университета Фрайбурга. «Мы проводим новаторскую работу в Германии и Европе по этому новому применению генных ножниц», - подчеркивает Динсер.
Короткие молекулы, известные как микроРНК (миРНК), закодированы в геноме, но, в отличие от других последовательностей РНК, они не транслируются в белки. При некоторых заболеваниях, таких как рак или нейродегенеративное заболевание, болезнь Альцгеймера, в крови могут быть обнаружены повышенные уровни микроРНК. Врачи уже используют микроРНК в качестве биомаркеров для определенных видов рака. Только обнаружение множества таких сигнальных молекул позволяет поставить правильный диагноз. В настоящее время исследователи работают над версией биосенсора, которая одновременно распознает до восьми различных РНК-маркеров.
Биосенсор CRISPR работает следующим образом: капля сыворотки смешивается с реакционным раствором и капает на сенсор. Если она содержит РНК-мишень, эта молекула связывается с белковым комплексом в растворе и активирует генные ножницы - подобно тому, как ключ открывает дверной замок. Активированный таким образом белок CRISPR отсекает или расщепляет репортерные РНК, прикрепленные к сигнальным молекулам, генерируя электрический ток. Расщепление приводит к уменьшению токовых сигналов, которое можно измерить электрохимически и указывает, присутствует ли в образце искомая микроРНК. «Что особенного в нашей системе, так это то, что она работает без репликации микроРНК, потому что в этом случае потребуются специализированные устройства и химические вещества. Это делает нашу систему недорогой и значительно более быстрой, чем другие методы или методы», - объясняет Динсер. Он работает над новыми сенсорными технологиями во Фрайбургском центре интерактивных материалов и биотехнологий (FIT) и вместе с профессором доктором Джеральдом Урбаном на кафедре микросистемной инженерии (IMTEK).
Вебер, профессор синтетической биологии в кластере передового опыта CIBSS - Центре интегративных биологических сигнальных исследований Фрайбургского университета - подчеркивает, насколько важна междисциплинарная среда в CIBSS для такого развития: «Биологи из Фрайбург работает над этими технологиями вместе со своими коллегами из инженерии и материаловедения. Это открывает новые захватывающие пути к решениям». Исследователи нацелены на дальнейшее развитие системы примерно через пять-десять лет, чтобы она стала первым экспресс-тестом на заболевания с установленными маркерами микроРНК, который можно будет использовать прямо в кабинете врача. «Тем не менее, лабораторное оборудование должно стать проще в обращении», - говорит Вебер.