Новая техника диагностики метастазов рака использует нанозонды из ДНК-оригами

Инженеры Университета Джонса Хопкинса создали новый оптический инструмент для улучшения визуализации рака. Их подход, названный SPECTRA, использует крошечные нанозонды, которые начинают светиться при связывании с агрессивными раковыми клетками. Это помогает клиницистам отличать локализованные опухоли от метастатических, способных распространяться по организму.

«Наши результаты показывают, что SPECTRA обладает огромным потенциалом для обнаружения и визуализации рака», — заявил руководитель группы Ишан Барман. — «Мы даём клиницистам более мощный инструмент, который может находить раковые клетки раньше и точнее, чем когда-либо прежде».

Исследование опубликовано в Advanced Functional Materials.

Масштабируемый и более экономичный, чем текущие методы, SPECTRA использует уникальную комбинацию:

• Рамановской спектроскопии — метода, использующего рассеяние лазерного света для получения информации о молекулярных колебаниях.
• ДНК-оригами — техники складывания ДНК в специфические структуры.

Сложенная ДНК использовалась как каркас для создания нанозондов с точно расположенными плазмонными наночастицами, рамановскими репортёрами (молекулами, дающими сильный сигнал) и последовательностями ДНК, нацеленными на раковые клетки.

Тестирование на раковых клетках показало, что в отличие от КТ или МРТ, которые указывают на наличие опухоли, но не на молекулярные сигнатуры метастазирования, SPECTRA эффективно и стабильно связывался с метастатическими клетками рака простаты DU145 и чётко отличал их от неметастатических.

Кроме того, выбранный рамановский репортёр давал активный и отличный сигнал в таком диапазоне, который чётко выделялся на фоне здоровой ткани, помогая точнее локализовать болезнь.

«Это умный дизайн, который обеспечивает высокое усиление рамановского сигнала, и он однороден», — пояснила участница группы Свати Танвар. — «Он может отличать агрессивные раковые клетки от неагрессивных на основе интенсивности сигнала. В опухоли, если 10% клеток агрессивны, а 90% — нет, эти 10% будут светиться и давать очень высокий сигнал».

Каждая цепь ДНК в каркасе оригами имеет уникальную последовательность и занимает специфическую позицию, что и позволило создать многофункциональный нанозонд SPECTRA.

«Рамановская спектроскопия — это инструмент для получения молекулярных "отпечатков пальцев"», — добавил участник группы Линтонг Ву. — «Молекулы могут выглядеть похожими на расстоянии, но с помощью рамановской спектроскопии они демонстрируют различные пики и сигналы по всему спектру».