Φορητός Αισθητήρας Επαναστατεί στη Διάγνωση Καρκίνου και HIV
Νέα έρευνα από το MIT ανέδειξε έναν καινοτόμο αισθητήρα που εκμεταλλεύεται τη τεχνολογία γονιδιακής επεξεργασίας CRISPR για την ακριβή διάγνωση ασθενειών ακόμη και σε δύσκολες περιβαλλοντικές συνθήκες. Ο συγκεκριμένος αισθητήρας είναι φθηνός, ανθεκτικός και ικανός να λειτουργεί για εβδομάδες χωρίς ανάγκη ψύξης, καθιστώντας τον κατάλληλο για εφαρμογές εκτός των παραδοσιακών εργαστηρίων. Η ηλεκτροχημική του λειτουργία στηρίζεται σε ένα ένζυμο που «κόβει» DNA και προέρχεται από το σύστημα CRISPR.
Καινοτομία στην Ανίχνευση Παθήσεων
Ο αισθητήρας αξιοποιεί ένα ένζυμο που ενεργοποιείται όταν εντοπίσει στόχους όπως γονίδια που σχετίζονται με τον καρκίνο. Αρχίζει να κατακερματίζει το κοντινό DNA, μεταβάλλοντας το ηλεκτρικό σήμα και αποκαλύπτοντας έτσι την παρουσία μιας ασθένειας. Παλιότερα, προβλήματα με την ασταθή επικάλυψη DNA απαιτούσαν άμεση κατασκευή και ψύξη των αισθητήρων, περιορίζοντας τη χρησιμότητά τους. Οι ερευνητές του MIT κατάφεραν να ξεπεράσουν αυτά τα προβλήματα με την εισαγωγή ενός πολυμερούς επιχρίσματος που διατηρεί το DNA σταθερό για έως και δύο μήνες, ακόμα και σε υψηλές θερμοκρασίες.
Μετά από περίοδο αποθήκευσης, ο αισθητήρας κατάφερε να εντοπίσει το PCA3, ένα σημαντικό βιοδείκτη καρκίνου του προστάτη που ανιχνεύεται στα ούρα, χωρίς να χάνει την απόδοσή του. Με κόστος παραγωγής μόλις 50 σεντς, οι αισθητήρες αυτοί προσφέρονται ως μια προσιτή λύση διάγνωσης σε περιβάλλοντα με περιορισμένους πόρους, παρέχοντας τη δυνατότητα ανίχνευσης για πολλές ασθένειες.
Αξιοποίηση από την Καθηγήτρια Φουρστ
Η δρ. Άριελ Φουρστ, καθηγήτρια χημικής μηχανικής στο MIT και επικεφαλής της μελέτης, υπογραμμίζει την ανάγκη να παρέχονται διαγνωστικά εργαλεία σε άτομα που δεν έχουν εύκολη πρόσβαση σε τέτοιες τεχνολογίες. Ο στόχος είναι η ανάπτυξη ενός αισθητήρα που θα μπορεί να χρησιμοποιηθεί ακόμη και στο σπίτι.
Η Διαδικασία Ανίχνευσης
Ο ηλεκτροχημικός αισθητήρας ανιχνεύει ασθένειες παρακολουθώντας τις αλλαγές στο ηλεκτρικό ρεύμα όταν ένα στόχος μόριο αλληλεπιδρά με ένα ένζυμο, παρόμοια με τους μετρητές γλυκόζης. Η καινοτόμος εκδοχή του MIT περιλαμβάνει μια χρυσή λωρίδα καλυμμένη με DNA, το οποίο είναι σταθεροποιημένο μέσω ενός θειολικού μορίου. Αυτή η προσέγγιση επιτρέπει την ανίχνευση γενετικού υλικού από ιούς όπως ο HIV και ο HPV. Όταν το μόριο-στόχος είναι παρόν, το ένζυμο Cas12 ενεργοποιείται και κόβει το περιβάλλον DNA, ενισχύοντας την ανίχνευση της ασθένειας μέσω της αλλαγής στο ηλεκτρικό σήμα.
Μέχρι στιγμής, προηγούμενες εκδόσεις του αισθητήρα απαιτούσαν την εφαρμογή του DNA ακριβώς πριν από τη χρήση. Οι ερευνητές χρησιμοποιούν πολυβινυλική αλκοόλη (PVA) για να σχηματίσουν μια προστατευτική μεμβράνη γύρω από το DNA, η οποία διατηρεί την αποτελεσματικότητα του αισθητήρα για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα. Αυτή η μέθοδος έχει αποδειχθεί ιδιαίτερα αποτελεσματική στην προστασία του DNA από παράγοντες που μπορεί να το βλάψουν.
Προοπτικές και Μελλοντική Εξέλιξη
Η νέα αυτή τεχνολογία όχι μόνο επιτρέπει ανίχνευση σε διάφορους τύπους δειγμάτων, όπως σάλιο και ρινικά επιχρίσματα, αλλά μπορεί επίσης να προσαρμοστεί για την ανίχνευση λοιμωδών ασθενειών, επεκτείνοντας τη δυνατότητά της να στοχεύει νέους παθογόνους οργανισμούς. Η ερευνητική ομάδα έχει ενταχθεί στον επιταχυντή startup του MIT, όπου θα δοκιμάσουν τους αισθητήρες σε πραγματικές συνθήκες με σκοπό την πρακτική τους εφαρμογή.
Η σπουδαιότητα της μελέτης επιβεβαιώνεται από την δημοσίευσή της στην επιστημονική επιθεώρηση ACS Sensors, προμηνύοντας νέες εξελίξεις στην διάγνωση ασθενειών με τη χρήση της τεχνολογίας CRISPR.