Поиск

Ученые встроили в телефон лабораторию по расшифровке ДНК

Ученые создали и встроили в мобильный телефон первый портативный секвенатор ДНК, позволяющий находить мутации, связанные с раком, а также следы болезнетворных микробов и вирусов, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.

За последние 20 лет ученые создали множество новых технологий, которые заметно упростили расшифровку ДНК и сделали ее фактически доступной каждому человеку из промышленно развитых стран, а также заметно ускорили этот процесс. Некоторые из этих приборов, так же отличающиеся компактными размерами, были успешно проверены и в космосе, на борту МКС.

Матс Нильссон (Matts Nilsson) из университета Упсалы (Швеция) и его коллеги совершили следующий логический шаг, и встроили секвенатор ДНК в обычный мобильный телефон, упростив его структуру и приспособив фактически для решения одной задачи – поиска известных последовательностей в геноме.

Как объясняют ученые, портативные системы расшифровки ДНК нужны обывателям или медикам фактически для одной цели – обнаружения мутаций, связанных с тем или иным типом рака, а также для идентификации опасных микробов, вирусов и других патогенов. И в том и в другом случае полная расшифровка ДНК и ее анализ не нужны – достаточно найти в ней "неправильную" последовательность и передать сигнал об этом пользователю телефона.

Для реализации этой задачи нужно всего две вещи – набор реактивов, находящих "нужные" сегменты ДНК и подсвечивающие их при помощи светящихся молекул, и специальная емкость-микроскоп, которая сделает эти молекулы видимыми для камеры мобильного телефона.

Эти реактивы состоят из коротких закольцованных молекул ДНК, соединяющимися с определенными последовательностями длиной в несколько десятков нуклеотидов в геноме клеток только в том случае, если все "буквы" в образце и в ДНК клетки полностью совпадают. Когда такое кольцо соединяется с ДНК, присоединенная к нему молекула флуоресцентного вещества высвобождается и приобретает способность светиться.

Это позволяет, используя методы машинного обучения, определять, какие последовательности ДНК присутствуют в геноме того или иного существа. Так как тестовые кольца ДНК присоединяются только к "правильным" последовательностям нуклеотидов, это обеспечивает сверхвысокую точность поиска мутаций, сравнимую с самыми точными методиками их обнаружения в стационарных лабораториях.

Второй компонент этой системы состоит из небольшой емкости, набора линз и светодиода, который надевается на заднюю крышку телефона и в которой, собственно, происходят реакции между образцами ДНК и реактивами. Ее, как подчеркивают ученые, можно самостоятельно распечатать на принтере и собрать, используя дешевые линзы, светодиод и батарейки.

Работу данной системы биологи и инженеры проверили на культурах раковых клеток, извлеченных из толстой кишки человека и имеющих самые распространенные и редкие мутации в гене KRAS. Система "мобильной генной микроскопии", как назвали ее ученые, смогла найти почти все мутации и достигла точности детектирования в 94%, что всего на 2% уступает качеству работы лаборатории. Подобные результаты были достигнуты даже в тех случаях, когда в культурах присутствовала всего одна раковая клетка на тысячу здоровых сородичей.

Эта же система, по словам ее разработчиков, может быть использована для поиска опасных микробов и вирусов в образцах крови, слюны и прочих выделений. Как надеются ученые, такие мобильные секвенаторы ДНК в будущем помогут медикам быстрее раскрывать и останавливать эпидемии в неблагополучных странах Африки, где часто десятки тысяч людей умирают до того, как врачам удается раскрыть причину развития болезни.

Предыдущая
АлтГТУ им. И.И. Ползунова проведет День открытых дверей
Следующая
Учителя Алтайского края смогут бесплатно отдохнуть в лучших санаториях