Смартфон научили диагностике рака по ДНК

Международная группа ученых разработала мобильный микроскоп в виде насадки для смартфона, который позволяет выявлять биомаркеры рака. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.

Существующие методы молекулярной диагностики опухолей на основе анализа ДНК требуют дорогостоящего оборудования. Поэтому ученые ищут способы упростить такую диагностику с помощью портативных приборов. Базой для последних обычно служат смартфоны, поскольку они обладают хорошими оптическими сенсорами и вычислительной мощностью, которая достаточна для этих задач.

В новой работе ученые из Уппсальского университета и других вузов представили оптомеханическую насадку, которая может заменять объектив смартфона. Насадка оснащена набором линз, белым и монохромными диодами, а также держателем и приводом для перемещения последнего. Размер пикселя в устройстве составляет 1,1 микрона, а общая увеличительная способность объектива — 2,6X.

Система испытывалась на очищенной ДНК из раковых клеток и тканях образцах биопсии. Выявление патологии было возможно за счет механизма репликации по принципу катящегося колеса: авторы вырезали ген KRAS (биомаркер рака толстой кишки) и связывали его с ДНК-"зондами" и флуоресцентными метками. При наличии мутаций ген закольцовывался в виде множества копий.

Результаты показали, что метод позволяет обнаружить мутантную ДНК при концентрации от одного фемтомоль на литр. Причем точность измерения таких фрагментов только на несколько процентных пунктов уступала лабораторным анализам. Аналогичный эффект наблюдался во время тестирования системы на образцах тканей, полученных за счет биопсии толстой кишки.

По мнению ученых, технология может использоваться в удаленных районах и развивающихся странах. Портативное устройство, которое позволяет оперативно проводить высокоточную диагностику рака, может выступать альтернативой дорогому оборудованию. Тем не менее, метод требует доработки: ряд этапов такой диагностики требует специфических реагентов и определенной квалификации.