Die lichtinduzierte DNA-Detektionstechnik ermöglicht eine schnelle, ultra-sensitive genetische Analyse

Die genetische PCR-Analyse steht seit Covid-19 im Rampenlicht, aber das Licht erleichtert nun die PCR-freien Methoden weiter.

Wissenschaftler der Osaka Metropolitan University haben eine lichtinduzierte DNA-Detektionstechnik unter Verwendung heterogener Sondenpartikel entwickelt, die eine ultra-sensitive und ultraschnelle genetische Analyse ermöglicht, ohne dass eine PCR-Amplifikation erforderlich ist. Dieser Fortschritt beleuchtet den Weg für schnellere, erschwinglichere und präzisere genetische Analysen in Medizin, Umweltwissenschaften und tragbaren Diagnostik.

Als Mittel zur Analyse von Veränderungen in der DNA stützte sich Gentests, die für die Diagnose von Infektionskrankheiten, die Erkennung von Krebs im Frühstadium, die Überprüfung der Lebensmittelsicherheit und die Analyse von Umwelt -DNA – wesentlich auf PCR (Polymerase -Kettenreaktion) als Goldstandard beruhen. Seit der Covid-19-Pandemie ist der Begriff „PCR“ Teil unseres gemeinsamen Wortschatzes geworden. Aber wie diejenigen von uns, die sie erlebt haben, sind PCR -Tests weder billig noch schnell; In der Regel benötigen sie zentrale Labors, sperrige Geräte und speziell geschultes Personal.

„Unsere lichtinduzierte Methode erkennt DNA, ohne dass PCR erforderlich ist„Schreiben Sie Shuichi Toyouchi, ein Projektdozent, Prof. Shiho Tookonami, stellvertretender Direktor, und Takuya Iida, Direktor des Forschungsinstituts der Osaka Metropolitan University der Universität von Osaka (RILACs), als Hauptautoren dieser Studie.

Im Gegensatz zu PCR, das DNA -Sequenzen durch Herstellung von Millionen von Kopien der Ziel -DNA zum Nachweis verstärkt, erkennt diese Methode DNA direkt, indem sie sie konzentriert und die Spezifität durch starke optische Kräfte und phototherme Wirkung verbessert.

Das Team entwickelte ein System mit heterogenen Sondenpartikeln, einschließlich Goldnanopartikeln und Polystyrolmikropartikeln. Diese Sonden sind kurze, bekannte DNA -Sequenzen, die zur Hybridisierung oder Bindung von komplementären Sequenzen in der Ziel -DNA ausgelegt sind. Dieser Prozess, der als DNA -Hybridisierung bezeichnet wird, ermöglicht es den passenden Strängen zusammen, wodurch die Paarung durch Fluoreszenz nachweisbar ist.

Die Forscher bestrahlten dann mit Laserlicht die Lösung, die die Ziel -DNA- und Sondenpartikel enthielt. Wenn die Partikelgröße der Laserwellenlänge übereinstimmt, tritt ein Phänomen, das als Mie -Streuung bezeichnet wird, auf, wodurch optische Kräfte erzeugt werden, die die Partikel bewegen und die DNA -Hybridisierung beschleunigen. Die Goldnanopartikel absorbieren Laserlicht und erzeugen lokalisierte Wärme oder phototherme Wirkung, um die Hybridisierungsspezifität weiter zu verbessern.

„Mit nur fünf Minuten Laserlichtbestrahlung zeigte unsere Methode ein großes Potenzial für eine genaue Mutationserkennung mit einer Empfindlichkeit, eine Größenordnung höher als die der digitalen PCR., „Toyouchi, Tookonami und Iida schreiben.

Durch die Beseitigung der Notwendigkeit einer PCR -Amplifikation reduziert diese Methode die Kosten, vereinfacht die Tests und beschleunigt die Ergebnisse, wodurch die genetische Analyse in täglichen Lebensanwendungen zugänglicher wird – von Gesundheitsversorgung und Lebensmittelsicherheit bis hin zur Umweltschutz und der persönlichen Gesundheitsverfolgung.

„Wir wollen diese PCR-freie Technologie auf Hochsensitivitätskrebsdiagnostik, Quantenlebenswissenschaftsforschung und sogar DNA-Tests zu Hause oder zu Hause anwenden„, Sagte Iida.

Die Studie wurde in veröffentlicht in ACS -Sensoren.

Quellen: