Новый инструмент для обнаружения рака использует крошечные схемы, сделанные из ДНК, для идентификации раковых клеток по молекулярным сигнатурам на их поверхности.

Исследователи из Университета Дьюка создали простые схемы из взаимодействующих нитей синтетической ДНК, которые в десятки тысяч раз тоньше человеческого волоса.

В отличие от схем в компьютере, эти схемы работают, прикрепляясь к внешней стороне клетки и анализируя ее на наличие белков, обнаруживаемых в большем количестве в одних типах клеток, чем в других. Если цепь находит свои цели, она помечает ячейку крошечной меткой освещения.

Поскольку устройства различают типы клеток с более высокой специфичностью, чем предыдущие методы, исследователи надеются, что их работа может улучшить диагностику и дать лучшую направленность лечения рака.

Команда во главе с компьютерным ученым Дюком Джоном Рейфом и его бывшим доктором философии. студент Tianqi Song описал их подход в недавнем выпуске Journal of American Chemical Society .

Подобные методы использовались ранее для обнаружения рака, но они более склонны к ложным тревогам – ошибочным определениям, которые происходят, когда смеси клеток содержат один или несколько белков, которые цепь ДНК предназначена для скрининга, но не одна тип ячейки имеет их все.

Для каждой раковой клетки, которая правильно обнаружена с использованием современных методов, некоторая доля здоровых клеток также может быть ошибочно помечена как возможно раковая, если это не так.

Каждый тип раковой клетки имеет характерный набор белков клеточной мембраны на своей клеточной поверхности. Чтобы сократить случаи ошибочной идентичности, команда Герцога разработала схему ДНК, которая должна фиксироваться на этой специфической комбинации белков в одной и той же клетке, чтобы работать.

В результате у них гораздо меньше шансов пометить неправильные ячейки. "

Джон Рейф, ученый-компьютерщик Дьюк

Эта технология могла бы использоваться в качестве инструмента скрининга, чтобы помочь исключить рак, что может означать меньшее количество ненужных последующих наблюдений, или разработать более целенаправленное лечение рака с меньшим количеством побочных эффектов.

Каждый базовый элемент их цепи ДНК состоит из двух цепей ДНК. Первая нить ДНК складывается и частично соединяется с собой, образуя форму шпильки. Один конец каждой шпильки связан со второй цепью ДНК, которая действует как замок и привязь, складываясь таким образом, чтобы соответствовать определенному белку клеточной поверхности, например кусочку головоломки. Вместе эти две нити действуют для проверки того, что этот конкретный белок присутствует на клеточной поверхности.

Чтобы искать рак, компоненты схемы смешиваются с клетками человека в лаборатории. Если какие-либо клетки усеяны правильной комбинацией белков, вся цепь будет прикреплена. Добавление цепи «инициатора» ДНК приводит к открытию одной из шпилек, что, в свою очередь, запускает другую в цепной реакции до тех пор, пока последняя шпилька в цепи не откроется, и ячейка не загорится.

Испытания устройства в пробирках в лаборатории Рейфа показали, что его можно использовать для обнаружения лейкозных клеток и отличать их от других видов рака в течение нескольких часов, просто по силе их свечения.

Устройства могут быть легко перенастроены для обнаружения различных белков клеточной поверхности путем замены нитей троса, говорят исследователи. В будущем Рейф планирует в цепях ДНК выпустить небольшую молекулу, которая предупреждает иммунную систему организма о нападении на раковые клетки.

Технология еще не готова к прайм-тайм. Исследователи говорят, что их цепи ДНК требуют тестирования в более реалистичных условиях, чтобы удостовериться, что они все еще помечают нужные клетки.

Но это многообещающий шаг в направлении обеспечения того, чтобы раковые обследования и методы лечения были сосредоточены на правильных виновниках.