Использование твердотельных нанопор и ДНК-штрихкодирования для идентификации неправильно свернутых белков при нейродегенеративных заболеваниях

Группа химиков, микробиологов и физиков из Кембриджского университета (Великобритания) разработала метод использования твердотельных нанопор и мультиплексного ДНК-штрихкодирования для выявления неправильно свернутых белков, например, участвующих в нейродегенеративных заболеваниях, в образцах крови. В исследовании, опубликованном в Journal of the American Chemical Society, группа использовала методы мультиплексного ДНК-штрихкодирования, чтобы решить проблемы с фильтрацией нанопор для выделения вредных олигомеров.

Предыдущие исследования показали, что присутствие вредных олигомеров в мозге может приводить к неправильному сворачиванию белков, связанных с нейродегенеративными заболеваниями, такими как болезнь Паркинсона и Альцгеймера. Медики ищут способ обнаруживать их в крови для диагностики нейродегенеративных заболеваний и отслеживания прогрессирования после подтверждения диагноза.

К сожалению, обнаружение их в сложных смесях, таких как кровь, оказалось сложной задачей. Один из подходов, использующий нанопоровые сенсоры, показал перспективность, но до сих пор они не могли отслеживать целевые олигомеры, когда те быстро проходят через настраиваемые твердотельные нанопоры. В новой работе исследовательская группа решила эту проблему, используя настраиваемые ДНК-наноструктуры.

В своей работе команда присоединяла белки к своим созданным на заказ ДНК-наноструктурам, чтобы создать своего рода «штрихкод», который можно использовать для идентификации молекул с помощью твердотельных нанопоровых сенсоров. Для использования штрихкода они добавляли фрагмент ДНК, помеченный химическим веществом, которое связывается только с целевыми олигомерами, что приводило к дополнительному сигналу (пику). Это позволило выделить целевой олигомер и полностью его охарактеризовать.

Команда протестировала свою технику на олигомерах α-синуклеина — типа белков, участвующих в сворачивании при болезни Паркинсона, — и смогла успешно выделить их в лабораторных условиях. Они также измерили скорость образования олигомеров. Затем они протестировали метод в условиях, более близких к биологическим, и обнаружили, что его эффективность не снижается. Исследователи предполагают, что их метод открывает перспективы для будущего скрининга пациентов с риском развития нейродегенеративных заболеваний.