Обнаружение штаммов E. coli с помощью молекулярной электроники

Исследователи адаптировали молекулярное электронное устройство — одномолекулярный break junction — для обнаружения РНК патогенных штаммов E. coli. Метод позволяет различать последовательности по изменению электрического сопротивления из-за единичной замены основания (single-base change).

Проблема и решение

• Текущие методы обнаружения патогенных бактерий (например, E. coli) требуют длительных биологических культур или дорогостоящей ДНК-амплификации.
• Новый подход использует устройство, в котором два металлических электрода с атомарно острыми гранями сводятся и разводятся в растворе, содержащем целевые молекулы РНК. При подаче напряжения измеряется ток, что позволяет определить проводимость одиночной молекулы.

Эксперимент и результат

Учёные сфокусировались на самом опасном штамме — E. coli O157:H7, который продуцирует Шига-токсин. Они тестировали короткие последовательности РНК, связанные с ДНК.

• Ключевой вопрос: Можно ли измерить изменение проводимости при замене всего одного нуклеотида в последовательности?
• Результат: Изменение электрического сопротивления РНК из-за single-base change действительно можно измерить. Это позволяет не только определить E. coli, но и идентифицировать конкретный токсигенный штамм.

Значение и перспективы

По словам ведущего автора Джоша Хайхата, эта технология открывает путь к созданию платформы для быстрого, простого и недорогого обнаружения патогенов, антимикробно-устойчивых штаммов и биомаркеров рака. Конечная цель — измерять проводимость РНК, выделенной непосредственно из реальных организмов.

Исследование опубликовано 5 ноября в журнале Nature Nanotechnology.