Biosiru tunnistaa taudit parissa minuutissa

Perinnöllisiä sairauksia aiheuttavat geenit voidaan tunnistaa yksinkertaisella laitteella, joka mahtuu vaikka lääkärin käteen.

Shutterstock

Kalifornian yliopiston tutkijat ovat kehittäneet biosirun, joka tunnistaa soluista sairauksia aiheuttavat geenit muutamassa minuutissa. Sirussa yhdistyvät grafeenin sähköiset ominaisuudet ja CRISPR-tekniikka, jota käytetään muun muassa geenisiirroissa.

CRISPR-tekniikassa aCas9-proteiinin avulla tunnistetaan dna-jakso, jonka vuoksi tietty geeni ei toimi niin kuin sen pitäisi. Cas9 löytää oikean dna-jakson, koska siihen on liitetty niin sanottua opas-rna:ta, joka sopii tarkalleen etsittyyn dna-jaksoon.

Elektrodit rekisteröivät sairaat geenit

Biosirun pohja on grafeenia. Grafeeni on hiilen muoto, jossa hiiliatomit muodostavat vain yhden atomin paksuisen kerroksen. Sirussa on kaksi elektrodia, jotka mittaavat kohtaamansa aineen sähköisen vastuksen.

Grafeenikerroksen päällä on kerros Cas9-molekyylejä, jotka on muokattu tunnistamaan tietyn sairauden aiheuttava geeni.

Yhdestä dna-näytteestä voidaan tutkia monen eri sairauden, kuten sirppisoluanemian ja Duchennen lihasdystrofian, geenejä.

© KECK GRADUATE INSTITUTE

Diagnosointi biosirulla tapahtuu niin, että potilaalta otetaan dna-näyte, joka ruiskutetaan sirulle. Sirun Cas9-molekyylit alkavat etsiä näytteestä sairausgeenejä.

Kun Cas9 osuu sairausgeenin kohdalle, vapautuu heikko sähkösykäys, joka muuttaa grafeenin sähkönjohtavuutta.

Kun elektrodit reagoivat muutokseen, siru näyttää, että etsitty geeni on läsnä.

Cas9-proteiini etsii sairausgeenin tunnustelemalla

Yhdysvaltalaistutkijoiden biosiru löytää nopeasti potilaan dna-näytteestä mahdolliset sairausgeenit. Itse geenin tunnistaa Cas9-proteiini, ja tiedon geenin löytymisestä antaa biosirun grafeenipohja.

Dna-juoste avautuu

Cas9-proteiini vetää dna-juosteen lävitseen ja avaa sen. Cas9:ään on liitetty niin sanottua opas-rna:ta, joka vastaa sairausgeenin kohtaa dna:ssa.

CAS9 löytää sairausgeenin

Cas9:n opas-rna tunnustelee dna:ta. Jos se osuu saman­laiseen kohtaan dna:ssa, se asettuu siihen. Samalla Cas9:ssä vapautuu heikko sähkösykäys.

Grafeeni kertoo löydöksestä

Cas9:stä vapautunut sähkösykäys kulkeutuu sirun grafeenipohjaan, jonka sähkönjohtavuus muuttuu. Grafeenilevyyn liitetyt elektrodit rekisteröivät muutoksen.

CRISPR-siru nopeuttaa geenianalyysia huomattavasti. Nykyisin sairausgeenien etsimiseen käytetään yleensä niin sanottua PCR-tekniikkaa, jossa dna on on ensin monistettava miljoonia kertoja ennen kuin siitä voidaan etsiä tiettyjä geenejä.

Menetelmä on hidas, ja se vaatii kalliit laitteet.Tutkijoiden mukaan biosiru voidaan helposti muokata niin, että sillä voidaan tunnistaa useita eri sairausgeenejä samasta näytteestä.

Katso, miten siru paljastaa sairaudet:

Tähän mennessä yhdysvaltalaistutkijat ovat testanneet biosiruaan sirppisoluanemiaksi kutsuttua verisairautta ja Duchennen lihasdystrofiaa aiheuttavien geenien tunnistamiseen.

Tulevaisuudessa biosiruilla sairauksia aiheuttavat geenit voidaan löytää ja hoito aloittaa entistä varhaisemmassa vaiheessa.

Parhaassa tapauksessa sairaus voitaisiin hoitaa jo ennen kuin potilas ehtii saada oireita.

Lue myös:

Lääketiede

Elimistö elää kuoleman jälkeen

9 minuuttia
Lääketieteellinen tekniikka

Tutkijat kehittävät korvaajaa eläinkokeille

1 minuuttia
Sairaudet

Influenssakausi on täällä taas

6 minuuttia

Kirjaudu sisään

Virhe: Tarkista sähköpostiosoite
Salasana vaaditaan
NäytäPiilota

Oletko jo tilaaja? Oletko jo lehden tilaaja? Napsauta tästä

Uusi käyttäjä? Näin saat käyttöoikeuden!