Графеновый чип с ДНК-зондом научили «шпионить» за генетическими мутациями

Сконструированный чип представляет собой ДНК-зонд, внедренный в графеновый полевой транзистор. Зонд состоит из двухцепочечной ДНК с последовательностью, кодирующей определенный тип метода детекции распространенной генетической мутации — однонуклеотидного полиморфизма (SNP). В процессе работы зонда молекулы с однонуклеотидной мутацией по принципу комплементарности замещают одну из его цепочек и транзистор подает электрический сигнал.

По словам ученых, отдельные SNP связаны с такими патологическими состояниями, как рак, диабет, сердечно-сосудистые заболевания. При этом традиционные методы обнаружения SNP отличаются дороговизной и выполняются на громоздком оборудовании. Новый чип, размер которого едва превышает ластик карандаша, экономичен, прост в производстве и эксплуатации. Предполагается, что его будут имплантировать в тело пациента для мониторинга целевых мутаций в режиме реального времени.

«Нашим исследованием — и это ключевой момент — мы показали, что можно реализовать метод замещения цепи ДНК на графеновом транзисторе. Это первый пример сочетания нанотехнологии на основе ДНК с электрическим сенсором высокого разрешения. Разработка может использоваться в связке с беспроводными технологиями», — сообщил соватор работы Майкл Хван.

Другой особенностью двуцепочечного зонда выступила возможность увеличения его длины для обнаружения больших отрезков ДНК. В эксперименте ученые создали зонд из 47 нуклеотидов — это рекордный показатель в случае детекции SNP. Несмотря на длину, последовательность характеризовалась стабильностью, зонд сохранял чувствительность и высокую ориентированность.

В ближайшее время исследователи намерены обеспечить связь чипа с мобильными устройствами. Кроме того, его планируется адаптировать к методике «жидкой биопсии» — способу диагностики рака по отделившимся от опухоли и циркулирующим в крови клеткам.