Группа ученых под руководством доктора Хо Сан Чжона из Корейского института материаловедения (KIMS) разработала ультрачувствительный оптический биосенсор, способный выявлять мельчайшие следы ДНК раковых клеток в крови. Новая технология, основанная на взаимодействии света и искусственного интеллекта, позволяет обнаруживать рак на самых ранних стадиях — быстро, точно и без сложных лабораторных процедур, пишет EurekAlert.
В основе разработки — способность биосенсора улавливать так называемую метиляцию ДНК, тонкие химические изменения, которые происходят в организме при развитии рака. На ранних стадиях концентрация таких изменений чрезвычайно мала, и традиционные методы жидкостной биопсии не справляются с их точным обнаружением.
Исследователи из KIMS использовали плазмонные материалы, усиливающие световые сигналы ДНК в 100 миллионов раз. Это позволило добиться невероятной чувствительности — до 25 фемтограмм на миллилитр (в 1000 раз выше, чем у обычных биосенсоров). Для понимания масштаба: такая концентрация эквивалентна растворению 1/25 000 доли сахарного кристаллика в капле воды.
При испытаниях на образцах крови 60 пациентов с колоректальным раком новый биосенсор показал точность 99%. Он также смог различать стадии заболевания от I до IV всего за 20 минут, используя лишь 100 микролитров крови — без предварительной подготовки образцов.
По словам доктора Хо Сан Чжона, разработка не только способна обнаруживать рак на ранних стадиях, но и может использоваться для прогноза, оценки эффективности лечения и мониторинга состояния пациента. В будущем технологию планируют адаптировать для диагностики других заболеваний — от аутоиммунных до неврологических.
Разработка может быть использована как в клиниках и медицинских центрах, так и в домашних экспресс-тестах и портативных устройствах. Благодаря низкой стоимости и скорости анализа, система — серьезный шаг к персонализированной и доступной медицине.
Результаты работы были опубликованы в научном журнале Advanced Science.