Тест на наличие ДНК за 90 минут

Ученые из Университета Квинсленда разработали новый экспресс-тест для обнаружения патогенов по ДНК, который, потенциально, может заменить в полевых условиях сложные лабораторные исследования. Описание метода опубликовано в Chemical Communications 

Стандартным методом обнаружения ДНК является полимеразная цепная реакция, в ходе которой нужный фрагмент ДНК многократно копируется (амплифицируется), а затем либо окрашивается в геле, либо детектируется в самом приборе, где проводилась ПЦР. Идея ученых заключалась в том, чтобы вместо ПЦР, которая требует дорогостоящего термоциклера и наличия электросети, использовать старый метод коллоидной химии - флокулляцию, то есть резкое выпадение осадка из наночастиц. При этом все равно требуется проводить амплификацию искомого участка ДНК, но ПЦР в таком случае заменяется методом амплификации, который не требует изменения температуры раствора, а значит может проводиться вообще без приборов.

Метод работает следующим образом. В тестируемый образец добавляются наночастицы и праймеры искомой ДНК и запускается реакция амплификации. Если искомая ДНК находилась в образце, количество молекул ДНК в пробе возрастает в геометрической прогрессии. После этого длинные молекулы ДНК связывают между собой наночастицы, из-за чего они слипаются в хлопья и выпадают в осадок, а раствор становится прозрачным. Если же искомой ДНК нет в образце, синтез новых молекул ДНК не происходит, наночастицы не связываются друг с другом, раствор остается мутным. Самих по себе праймеров недостаточно для того, чтобы вызвать флокуляцию - их размеры слишком малы, чтобы связать наночастицы.

Профессор Мэтт Троу, один из авторов работы, полагает, что тест найдёт применение в здравоохранении и сельском хозяйстве, поскольку способен обнаруживать следы вирусов, бактерий, грибка и паразитов в организме людей, животных и даже в сельскохозяйственных культурах. При помощи теста уже были успешно обнаружены в образцах человека ВИЧ, малярия, туберкулёз и свиной грипп, кишечная палочка в воде, вирус герпеса у коров и грибок в зерне.

«Нам удалось упростить процесс, раньше требовавший сложного оборудования и анализа в условиях лаборатории. Теперь достаточно одной капли раствора для того, чтобы, фермер, например, мог получить результаты анализа прямо в поле,» — заявил Троу. «Мы можем определять даже присутствие всего нескольких молекул ДНК почти в любом образце крови, слюны и даже почвы.»

Тестирование на наличие следов определённой ДНК достаточно давно и успешно применяется в различных сферах, однако необходимость проведения анализа в лабораторных условиях влияет на время получения результата и стоимость процедуры. Ранее исследователи не рассматривали молекулы ДНК как полимер, при помощи которого можно запустить процесс флокуляции. С описанным авторами исследования методом анализ «на месте» становится реальной перспективой.

Николай Воронцов