Ultrasensitiv DNA-kvantificering ved lysspredning

Spor af biomolekyler såsom DNA kan påvises med en ny "dynamisk" teknik baseret på observation af associations- og dissociationshændelser af guldnanopartikler. Hvis den ønskede DNA-sekvens er til stede, det kan reversibelt binde to nanopartikler sammen. Dette kan detekteres i realtid gennem en ændring i lysspredning. Som rapporteret i journalen Angewandte Chemie , denne metode adskiller sande signaler fra støj og kan detektere afvigelser fra individuelle baser.

Detektering og kvantificering af biomolekyler i ekstremt små koncentrationer er stadig vigtigere for applikationer som tidlig og præcis diagnose, overvågning af kræftbehandling, retsmedicinske undersøgelser, og meget følsomme tests for biologiske våben. Den foretrukne metode er polymerasekædereaktionen (PCR), som er baseret på den enzymatiske replikation af DNA. Ulempen ved denne metode er de falske positiver, der kan være resultatet af de mindste mængder urenheder.

Forskere, der arbejder med Jwa-Min Nam ved Seoul National University (Sydkorea) har nu udviklet en ny metode til at detektere ekstremt små mængder DNA - uden replikation, signalforstærkning, eller falsk positive resultater. Deres metode er baseret på påvisning af individuelle bindingsbegivenheder. Fordi de bindende partnere løbende adskilles og derefter binder igen, antallet af detekterbare resultater multipliceres og uspecifikke signaler minimeres. Denne associerende og dissocierende nanodimeranalyse (ADNA) er baseret på måling af lysspredning af guldnanopartikler ved hjælp af mørkfeltsmikroskopi.

Prøven og to typer guldnanopartikler placeres på et objektglas, der er belagt med et lipid-dobbeltlag. En type nanopartikel har bindingssteder på overfladen, der forankrer til lipidlaget. Den anden type binder sig reversibelt til lipidlaget, resterende mobil. Begge nanopartikler har korte enkeltstrengede DNA-segmenter, der er komplementære til to forskellige sekvenser i mål-DNA'et, så de kan binde det. Når en mobil nanopartikel kommer meget tæt på en immobiliseret, mål-DNA'et kan binde dem til en dimer.

Når to nanopartikler er bundet, deres vibrationer (plasmoner) er koblet. Dette ændrer intensiteten og farven af ​​spredt lys, som kan detekteres i realtid. Den dynamiske analyse af dimerer, der dissocierede under observation, er nøglen til den klare differentiering mellem tilstedeværelse og fravær af mål-DNA'et. Kinetikken af ​​dissociationen er signifikant forskellig for DNA, der er et perfekt match, og DNA med en enkelt ændret base.

Selv i nærvær af andet DNA, såsom i en prøve af humant blodserum, det var muligt selektivt at detektere og pålideligt kvantificere ultralave koncentrationer af mål-DNA'et. Under de anvendte testbetingelser, detektionsgrænsen var omkring 46 DNA-kopier.