Microchimia Acta: российские ученые начали выявлять рак по анализу слюны

Группа российских исследователей из Московского физико-технического института (МФТИ), Института общей физики (ИОФ) РАН, университета «Сириус» и Московского института электронной техники разработала инновационный биосенсор на основе ДНК-аптамеров для анализа слюны, предназначенный для высокочувствительного обнаружения сверхнизких концентраций онкомаркеров, включая раково-эмбриональный антиген (РЭА). Результаты данного исследования опубликованы в престижном научном журнале Microchimia Acta, что свидетельствует о его значимости в области биомедицинской диагностики.

Значимость ранней диагностики онкологических заболеваний

Ранняя диагностика онкологических заболеваний играет ключевую роль в снижении смертности и улучшении качества жизни пациентов. Традиционные методы скрининга и мониторинга терапии, такие как анализ крови, требуют значительных временных и финансовых затрат. Однако современные тенденции в медицине направлены на разработку более доступных и менее инвазивных диагностических инструментов. Использование биологических жидкостей, таких как слюна, для обнаружения онкомаркеров представляет собой перспективное направление, поскольку они более удобны для регулярного анализа и обладают меньшим риском для пациента.

Технические характеристики биосенсора

Разработанный биосенсор демонстрирует выдающиеся характеристики, включая высокую чувствительность к раково-эмбриональному антигену (РЭА) до уровня 0,1 фемтограмма на миллилитр, что значительно превышает чувствительность существующих методов. Время анализа составляет всего две минуты, что делает его пригодным для использования в условиях, требующих оперативности. Порог чувствительности достигает 10 нанограмм на миллилитр, что позволяет эффективно обнаруживать даже минимальные концентрации маркеров.

Принцип работы биосенсора

Высокая чувствительность данного биосенсора обеспечивается благодаря использованию ДНК-аптамеров — коротких олигонуклеотидных последовательностей, специфически связывающихся с целевым белком. Аптамеры закреплены на графеновой подложке, которая покрывает миниатюрные электроды. Это позволяет избирательно захватывать РЭА из сложной матрицы компонентов слюны, исключая ложноположительные результаты.

Сенсор функционирует в двух режимах: как полевой транзистор, где процесс связывания регистрируется изменением тока, и в электрохимическом режиме, где фиксируется амплитудное изменение тока окислительно-восстановительной реакции на одном из электродов. Этот гибридный подход обеспечивает высокую точность и надежность диагностики, минимизируя вероятность ошибок.

Перспективы применения

Разработанная технология отличается простотой и безопасностью использования, что делает возможным создание компактных диагностических устройств, аналогичных глюкометрам. Иван Бобринецкий, ведущий научный сотрудник лаборатории функциональных наноматериалов МФТИ, отметил, что в будущем такие устройства могут стать доступными не только в медицинских учреждениях, но и для домашнего использования.

Пётр Никитин, заведующий лабораторией Института общей физики РАН, подчеркнул, что мониторинг уровня РЭА в динамике после хирургического вмешательства или химиотерапии позволит своевременно выявлять рецидивы онкологических заболеваний, что, в свою очередь, обеспечит возможность оперативной коррекции терапевтических стратегий.

Заключение

Данный биосенсор представляет собой инновационную портативную медицинскую тест-систему, способную существенно улучшить подходы к диагностике и терапии онкологических заболеваний. Его высокая чувствительность, простота использования и возможность интеграции в домашние условия делают его перспективным инструментом для широкого применения в медицинской практике.