Диагностика с ДНК-микрочипами станет простой и доступной

Работа американских ученых, опубликованная в журнале Nature Biotechnology, представляет альтернативу нынешнему варианту использования ДНК-микрочипов, где для анализа требуется дорогостоящее оборудование (флуоресцентный анализатор, химические реактивы для присоединения флуоресцентных меток, источник высокого напряжения, лазерные сканирующие устройства). Всё это может не понадобиться в новом варианте - в некоторых случаях методика допускает визуальное наблюдение. Такое упрощение методики позволит сделать анализ доступным для большинства клиник даже в развивающихся странах.

ДНК-микрочипы представляют собой небольшие пластинки из стекла или другого твердого носителя, на поверхности которых иммобилизуют в виде правильно расположенных микропятен небольшие фрагменты однонитевых ДНК или РНК с известной последовательностью нуклеотидов. Число таких фрагментов на одной пластинке достигает нескольких десятков тысяч.

Иммобилизованные фрагменты используются для гибридизации с анализируемыми образцами нуклеиновых кислот. При совпадении первичной структуры ДНК микропятна и анализируемого образца на поверхности стекла образуются правильные ДНК-ДНК-гибриды, которые выявляют с помощью флуоресцирующих точек или по тушению флуоресценции исходно меченых последовательностей. ДНК-микрочипы нашли применение в диагностике инфекционных заболеваний и определения наиболее эффективного метода лекарственной терапии, для идентификации мутаций в генах, связанных с различными заболеваниями, создания генетического профиля пациента.

Широкое использование подобных микрочипов могло бы ускорить установление правильного диагноза. Только в США около 400 тыс. человек умирает ежегодно от туберкулеза из-за того, что нынешний способ диагностики недостаточно точный - в 50% случаев он не обнаруживает имеющихся в организме возбудителей болезни.

Упрощенная методика, разработанная проф. Джеем Гровсом (Jay Groves) и его коллегами из Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли (шт. Калифорния, США), не менее чувствительна, чем флуоресцентный метод выявления гибридных молекул на поверхности. После введения исследуемого образца на поверхность микрочипа наносится суспензия из микроскопических отрицательно заряженных стеклянных шариков. Этот процесс занимает около 20 мин. Поверхность стекла заряжена положительно, и поэтому происходит равномерное заполнение шариками поверхности - за исключением тех небольших участков, где есть отрицательно заряженные однонитевые ДНК и ДНК-ДНК гибриды с еще большим отрицательным зарядом. В этих местах шарики остаются в подвешенном состоянии под действием баланса сил гравитации и электростатических сил и находятся в постоянном броуновском движении, которое можно наблюдать невооруженным глазом или же заснять на простейшую видеокамеру. Метод получил название электростатического способа считывания информации с ДНК-микрочипов с помощью заряженных микросфер.

Сейчас группа из Беркли изучает предельные возможности метода с целью создания чипов с высокой степенью упаковки молекул, а также ищет партнеров для налаживания массового выпуска устройства.