_ Cercetătorii dezvoltă un instrument economic pentru a facilita identificarea agenților patogeni care cauzează boli

Expertul în nanotehnologie SMU, MinJun Kim, a ajutat o echipă de cercetători de la Universitatea Texas din Austin să dezvolte o modalitate mai puțin costisitoare de a detecta digestia nucleazelor — unul dintre pașii critici în multe Aplicații de detectare a acidului nucleic, cum ar fi cele utilizate pentru identificarea COVID-19.

Detecția acidului nucleic este metoda principală de identificare a agenților patogeni care provoacă boli infecțioase. Întrucât milioane de teste PCR au fost efectuate în întreaga lume în fiecare zi în timpul pandemiei de COVID-19, este important să se reducă costurile acestor teste.

Un studiu publicat în revista Nature Nanotechnology arată că acest instrument cu costuri reduse , numit Subak, este eficient în a spune când a avut loc digestia nucleazelor, adică atunci când o enzimă numită nuclează descompune acizii nucleici, cum ar fi ADN-ul sau ARN-ul, în fragmente mai mici.

Modul tradițional de identificare a activității nucleazei. , Sonda Fluorescence Resonance Energy Transfer (FRET), costă de 62 de ori mai mult de produs decât reporterul Subak.

„Reporterul Subak este mai rentabil și mai simplu decât sistemele bazate pe FRET, oferind o metodă alternativă de detectare. activitatea nucleazei”, a spus Kim, Robert C. Womack Chair la Lyle School of Engineering de la SMU și investigator principal al BAST Lab. „Multe metode de detectare a acidului nucleic astăzi, cum ar fi PCR și DETECTR, se bazează în continuare pe utilizarea sondelor FRET în etapele lor finale.”

Spre deosebire de PCR, DETECTR (reporter CRISPR cu ADN-endonuclează țintită) este un test sau test mai ușor, care se bazează pe nucleaza CRISPR-Cas pentru detectarea ADN-ului patogen. Kim și cercetătorii de la UT Austin au înlocuit cu succes sonda FRET cu reporterul Subak în testul DETECTR, reducând astfel substanțial costul testului.

Reporterii Subak se bazează pe o clasă specială a ceea ce este cunoscut sub numele de argint fluorescent. nanoclustere. Sunt alcătuiți din 13 atomi de argint înfășurați în jurul unei scurte catene de ADN - un nanomaterial compozit organic/anorganic care este prea mic pentru a fi vizibil cu ochiul liber și cu dimensiuni cuprinse între 1 și 3 nanometri (o miliardime dintr-un metru) .

Nanomaterialele la această scară de lungime pot fi foarte luminiscente, cum ar fi punctele cuantice, și pot prezenta culori diferite. Nanomaterialele fluorescente și-au găsit aplicații în ecranele TV și în biosensing, cum ar fi reporterul Subak.

Cercetatorul principal Tim Yeh, profesor asociat de inginerie biomedicală la Cockrell School of Engineering din UT Austin, și echipa sa a programat reporterii Subak să emită o culoare diferită atunci când sunt digerați de nucleaze.

„Aceste nanoclustere de argint modelate cu ADN emit inițial fluorescență verde, dar suferă o schimbare remarcabilă a culorii la roșu aprins atunci când ADN-ul este fragmentat de nucleaze. ”, a spus Kim. „Schimbarea de culoare a reporterilor Subak este ușor vizibilă sub o lampă UV”, chiar dacă dispozitivul real este minuscul.

Reporterii Subak costă doar 1 dolar per nanomoleculă de făcut. În schimb, FRET – care necesită utilizarea diferiților coloranți fluorescenți care necesită mai mult pentru a obține rezultate – costă 62 USD per nanomoleculă de produs, a spus Kim.

Kim și Madhav L. Ghimire, decanul postdoctoral al SMU la Moody School din SMU. de studii superioare și avansate, a lucrat cu Yeh pentru a optimiza și caracteriza nanoclusterele de argint ADN/AgNC. Aceasta a inclus creșterea intensității fluorescenței verzi și roșii înainte și după fragmentarea de către nucleaze.

Caracterizarea a implicat confirmarea dimensiunii, structurii și stabilității nanoclusterelor în medii specifice.

„Optimizarea acestor detectoare cu costuri reduse este esențială pentru a le monitoriza proprietățile de fluorescență, asigurând stabilitatea nanoclusterului, controlând dimensiunea și structura și, cel mai important, pentru a le îmbunătăți sensibilitatea și selectivitatea în diferite condiții de mediu, făcându-le mai fiabile. în scopul detectării”, a spus Ghimire.

Pe lângă testarea ulterioară a reporterului Subak pentru digestia nucleazelor, echipa dorește, de asemenea, să investigheze dacă poate fi o sondă pentru alte ținte biologice.

(Fluierul)