Прорыв позволяет проводить почти мгновенный анализ ДНК

Благодаря работе Реджинальда Бира и его команды из Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса (DOE) теперь возможна амплификация нуклеиновых кислот (ДНК и РНК) методом полимеразной цепной реакции (ПЦР) менее чем за три минуты.

Стандартный подход к ПЦР обычно занимает около часа. Однако для применения в местах оказания медицинской помощи, экстренного реагирования или массового мониторинга ПЦР должна быть еще быстрее — порядка нескольких минут.

Как описано в недавно опубликованной статье в журнале Analyst, Бир и его коллеги создали устройство, которое продемонстрировало время проведения ПЦР менее трех минут. Работа финансировалась Агентством перспективных оборонных исследовательских проектов (DARPA) и внутренними средствами LLNL.

Устройство достигает чрезвычайно быстрого термического циклирования за счет использования пористого материала и тонкопленочного резистивного нагревателя, что делает возможными скорости нагрева и охлаждения 45 градусов Цельсия в секунду. Скорость одного термического цикла составляет менее 2,5 секунд. «Это устройство уникально тем, что охлаждается так же быстро, как и нагревается», — отметил Бир.

Из группы из 10 полимераз, которые, по заявлению производителей, совместимы с быстрым термическим циклом, два фермента работали в устройстве LLNL сразу, «из коробки».

Исследователи продемонстрировали свое устройство для ПЦР, амплифицируя геномную ДНК бактерии Enterobacter и часть ДНК вируса SARS. Устройство достигло 30-цикловой (миллиардократной) ПЦР-амплификации целевой ДНК всего за 2 минуты 18 секунд.

Теперь, когда Бир и его команда продемонстрировали ПЦР менее чем за три минуты, они работают над созданием устройства для детекции в реальном времени. Они представляют себе ПЦР-прибор, который может выполнить тест — от взятия пробы до получения результата — за 5–10 минут.

Рынок для такого устройства был бы огромным. Помимо традиционного применения в здравоохранении и медицинских исследованиях, простое в использовании устройство для ПЦР в реальном времени было бы чрезвычайно полезно в животноводстве, птицеводстве, сельском хозяйстве и пищевой промышленности для обеспечения безопасности продуктов питания.