Разработана белковая микрокапсула для диагностики у постели больного
Аптамеры — это нуклеиновые кислотные биосенсоры, способные связывать специфические белки или малые молекулы. Они позволяют идентифицировать целевые молекулы без сложной аналитической аппаратуры. Их потенциал как эффективных сенсоров для рака особенно значим, поскольку раннее обнаружение может привести к уровню излечения свыше 90%.
Однако аптамеры имеют серьёзные ограничения: они подвержены деградации или агрегации под действием нуклеаз или заряженных белков в биологических образцах (кровь, слюна). Это затрудняет их прямое использование в клинических образцах без предварительной очистки.
Решение: белковые микрокапсулы
Исследователи из POSTECH (профессора Seung Soo Oh, Sungwook Woo и аспирант Jinmin Kim) создали сенсорную систему на основе аптамеров, которая позволяет быстро обнаруживать целевые молекулы прямо в биологических образцах, исключая этап предварительной обработки. Работа опубликована в Biosensors and Bioelectronics.
Как это работает
Команда создала сферические микрокапсулы — протеосомы — на основе самоорганизации белок-полимерных амфифилов. Внутрь капсулы помещён аптасенсор на основе аптамера, который при связывании с мишенью мгновенно генерирует флуоресцентный сигнал.
Поверхность капсулы представляет собой полупроницаемую мембрану, селективную по размеру:
Пропускает только малые целевые молекулы
Эффективно блокирует вход более крупных вредных белков
Результаты и применение
- Аптасенсор сохранял оптимальную производительность даже в необработанных биожидкостях.
- Система эффективно и быстро обнаруживала различные мишени:
- Эстрадиол — важный женский гормон, ассоциированный с раком репродуктивных органов.
- Дофамин — нейромедиатор, показатель болезней Паркинсона или Альцгеймера.
- Кокаин — контролируемое вещество, часто требующее быстрого обнаружения на месте.
Ключевые преимущества
- Защита: аптасенсоры внутри капсул оставались неповреждёнными в течение 18 часов в растворах нуклеаз с концентрацией в ~300 000 раз выше нормального уровня в сыворотке.
- Мультиплексирование: каждая капсула функционирует как независимый «реакционный сосуд». Это позволяет одновременно использовать несколько аптасенсоров в одной смеси для многопараметрического анализа в реальном времени.
Перспективы
- Профессор Seung Soo Oh: «Интегрировав разделение образца и обнаружение мишени, мы создали новую технологию POCT-биосенсоров для малых молекул, применимую напрямую к биологическим образцам. Эта платформа может революционизировать медицину — от ранней диагностики до персонализированного лечения».
- Аспирант Jinmin Kim: «Платформа на основе протеосом универсальна. Её можно адаптировать для обнаружения различных мишеней, просто меняя аптасенсор внутри».