Инструмент на основе магнитных наночастиц поможет обнаруживать микроРНК

В настоящее время ученые используют количественную полимеразную цепную реакцию с обратной транскриптазой (qRT-PCR) для профилирования miRNA из-за ее обычно высокой специфичности и чувствительности.

Хотя qRT-PCR дает достоверные результаты, ученые отметили, что она не обнаруживает микроРНК непосредственно в цельной крови. Вместо этого приходится проводить длительный процесс, в котором необходимо изолировать и очищать РНК, а затем синтезировать комплементарную ДНК для измерения экспрессии микроРНК. Первое заболевание человека, которое, как известно, связано с дерегуляцией микроРНК, это хронический лимфоцитарный лейкоз.

Ученые из Университета Нового Южного Уэльса (University of New South Wales; Сидней, Австралия) модифицировали поверхность покрытых золотом магнитных наночастиц (Au@MNP) с зондом из ДНК-последовательности, комплементарной к miR-21, и пометили ее синей окислительно-восстановительной меткой. Группа добавила сеть с избыточным количеством модифицированных Au@MNP с помощью ДНК-зонда (DNA-Au@NMP) к раствору аналита. Через 30 минут команда магнитосепарировала Au@MNP из раствора и смыла негибридизованные последовательности. Затем Au@MNP были собраны на поверхности золотого микроэлектрода с использованием магнита. После этого магнит был удален и применены 10 циклов вольтамперометрии с прямоугольным сигналом от 200 до 500 мегавольт, с амплитудой импульса 20 мегавольт и частотой 2 герц. Для измерения количества аналита команда использовала устойчивые максимальные токи, полученные до и после гибридизации.

Чтобы проверить предел обнаружения электрохимического инструмента и диапазон его датчика, команда подготовила различные концентрации miR-21 в фосфатно-солевом буферном растворе (phosphate buffered saline - PBS), неразбавленной человеческой сыворотке или 50% цельной крови человека. Группа оценила изменение тока после 30 минут воздействия на растворы miR-21 в диапазоне концентраций от 10 аттомолей до 1 наномоля. Использование электрохимического инструмента было проверено для анализа уровней miR-21 в пуле других последовательностей РНК из общей РНК, экстрагированной из клеток рака легких человека (A459) и экзосом. После обработки образцов ингибитором miR-21 команда по-прежнему обнаруживала уровни miR-21 в экзосомах, которые были в восемь раз ниже, чем 0,4 в их родительских клетках.

Используя электрохимический датчик на основе DNA-Au@MNP, команда обнаружила, что концентрация молекул miR-21 в случаях быстроразвивающегося рака выше, чем концентрация в группе "без контроля". Группа также отметила, что электрохимический анализ имеет меньшую изменчивость, чем qRT-PCR. Доктор философии Джон Гудинг (John Gooding), профессор химии и ведущий автор, заявил: "Этот инструмент был бы особенно полезен для низких уровней определенных белков и молекул, поскольку мы могли бы потенциально не только диагностировать состояние пациента, но и наблюдать за эффективностью лечения или потенциальным рецидивом такого заболевания, как рак". Исследование было опубликовано 27 августа 2018 года в журнале Nature Nanotechnology.

Ссылки по теме:
Университет Нового Южного Уэльса