Hælde, ryst og rør:Hvordan guldpartikler, DNA og vand har potentiale til at forme fremtidens medicin

En diagnostisk "cocktail" indeholdende en enkelt dråbe blod, en dråbe vand, og en dosis DNA-pulver med guldpartikler kan betyde hurtig diagnosticering og behandling af verdens førende sygdomme i den nærmeste fremtid. Cocktaildiagnostikken er et hjemmedyrket bryg, der udvikles af University of Torontos Institute of Biomaterials and Biomedical Engineering (IBBME) PhD-studerende Kyryl Zagorovsky og professor Warren Chan, som kan ændre måden, infektionssygdomme på, fra HPV og HIV til malaria, er diagnosticeret.

Og det involverer den samme teknologi, der bruges i håndkøbs-graviditetstests.

"Der har været meget vægt på at udvikle enkel diagnostik, " siger IBBME Professor og Canada Research Chair i Nanobiotechnology, Warren Chan. "Spørgsmålet er, hvordan gør du det enkelt nok, bærbar nok?"

Den nylige vinder af NSERC E.W.R. Steacie Memorial Fellowship, Professor Chan og hans laboratorium studerer nanopartikler:især, brugen af ​​guldpartikler i størrelser så små, at de måles i nanoskalaen. Chan og hans gruppe arbejder på at specialdesigne nanopartikler til at målrette og belyse kræftceller og tumorer, med potentiale til en dag at kunne levere lægemidler til kræftceller.

Men det er en undersøgelse for nylig offentliggjort i Angewandte Chemie det rejser nogle interessante spørgsmål om fremtiden for denne relativt nye videnskabsgrænse.

Zagorovskys hurtige diagnostiske biosensor vil give teknikere mulighed for at teste for flere sygdomme på én gang med en lille prøve, og med høj nøjagtighed og følsomhed. Biosensoren er afhængig af guldpartikler på stort set samme måde som din gennemsnitlige graviditetstest. Med en graviditetstest, guldpartikler gør testvinduet rødt, fordi partiklerne er forbundet med et antigen, der registrerer et bestemt hormon i urinen hos en gravid kvinde.

"Guld er det bedste medium, " forklarer Chan, "fordi det er let at se. Det udsender en meget intens farve."

I øjeblikket kan videnskabsmænd målrette mod den særlige sygdom, de søger efter, ved at forbinde guldpartikler med DNA-strenge:når en prøve, der indeholder sygdomsgenet (dvs. malaria), er til stede, det klumper guldpartiklerne, gør prøven blå. I stedet for at klumpe partiklerne sammen, Zagorovsky nedsænker guldpartiklerne i en DNA-baseret enzymopløsning (DNA-zyme), der, når sygdomsgenet introduceres, 'skær' DNA'et fra guldpartiklerne, gør prøven rød.

"Det er som en saks, Zagorovsky forklarer, "og målgenet aktiverer saksen, der skærer DNA-forbindelserne, der holder guldpartikler sammen."

Fordelen er, at der skal være langt mindre af genet til stede, for at opløsningen viser mærkbare farveændringer, forstærkende detektion. Et enkelt DNA-zyme kan klippe op til 600 "links" mellem målgenerne.

Bare en enkelt dråbe fra en biologisk prøve som spyt eller blod kan potentielt testes parallelt, så flere sygdomme kan testes for i et møde.

Men holdet har også vist, at de er i stand til at omdanne testopløsningen til et pulver, gør det let og langt nemmere at sende end løsninger, som nedbrydes over tid. Pulver kan opbevares i årevis ad gangen, og giver håb om, at teknologien kan udvikles til effektiv, billig, håndkøbstest for sygdomme som HIV og malaria for udviklingslande, hvor adgang til bærbar diagnostik er en nødvendighed.

"Vi har nu sat alle brikkerne sammen, " siger Chan.