Российские ученые представили инновационный биосенсор, способный за две минуты выявлять ранние стадии онкологических заболеваний, включая рак кишечника, поджелудочной железы и легких, путем анализа слюны. Разработка принадлежит коллективу специалистов из Московского физико-технического института, Института общей физики РАН, университета "Сириус" и Московского института электронной техники. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Microchimia Acta.
Раннее обнаружение рака является ключевым фактором в снижении смертности и инвалидизации. Использование легкодоступных биологических жидкостей, таких как слюна, для массового скрининга и мониторинга лечения представляется перспективным направлением. Однако низкая концентрация онкомаркеров в слюне по сравнению с кровью создает трудности для существующих методов диагностики.
Новый биосенсор преодолевает эти ограничения, фиксируя ультранизкие концентрации белков-онкомаркеров. Устройство демонстрирует способность обнаруживать раково-эмбриональный антиген (РЭА) в слюне при концентрации от 0,1 фемтограмма на миллилитр. РЭА является важным индикатором при диагностике и контроле лечения ряда онкологических заболеваний.
Принцип работы сенсора основан на использовании аптамера – короткого фрагмента ДНК, специфически связывающегося с целевым белком. Аптамер закрепляется на графеновой подложке миниатюрных электродов, что обеспечивает избирательное улавливание молекул РЭА и минимизирует реакцию на другие компоненты слюны.
Сенсор функционирует в двух режимах: транзисторном и электрохимическом. Транзисторный режим обеспечивает высокую чувствительность за счет регистрации изменений тока в графеновом канале. Электрохимический режим измеряет изменения тока окислительно-восстановительной реакции, расширяя динамический диапазон. Комбинирование этих методов повышает точность и надежность диагностики.
По словам одного из авторов разработки, Анастасии Кудрявцевой, предложенный подход открывает возможности для быстрой разработки высокочувствительных сенсоров для определения РЭА в слюне, что может стать основой для экспресс-диагностики социально значимых заболеваний. Иван Бобринецкий, ведущий научный сотрудник МФТИ, отметил, что в перспективе стоимость и удобство таких тестов могут сравниться с глюкометрами, делая их доступными как в медицинских учреждениях, так и для домашнего использования. Регулярный мониторинг уровня РЭА после лечения, как подчеркнул Петр Никитин, заведующий лабораторией ИОФ РАН, позволит своевременно выявлять рецидивы и корректировать терапию.