Door gespecialiseerde moleculen aan de ruggengraat van DNA te hechten, onderzoekers hebben het gemakkelijker gemaakt om zeldzame moleculen te detecteren die verband houden met vroege ziekte.

De aanwezigheid van, of veranderingen in de concentratie van, bepaalde eiwitten in biologische vloeistoffen kunnen indicatoren zijn voor ziekte. Echter, in de vroege stadia van de ziekte kunnen deze 'biomarkers' moeilijk te detecteren zijn, omdat ze relatief zeldzaam zijn.

Door belangrijke biomarkers in lagere concentraties te detecteren, kunnen patiënten eerder worden behandeld voor ziekten zoals sommige kankers en neurologische aandoeningen, wat de overlevingskans zou kunnen vergroten.

Echter, de huidige detectiemethoden zijn vaak niet voldoende gevoelig en vereisen een kostbare en tijdrovende monstervoorbehandeling.

Nutsvoorzieningen, onderzoekers van het Department of Chemistry van Imperial College London hebben een systeem bedacht dat specifiek is, flexibel, en kan biomarkers met één eiwit direct in humaan serum detecteren (een pool van vloeistof gescheiden van bloed).

Het systeem is een belangrijke innovatie, omdat het gevoeliger is voor specifieke biomarkers en geen klinische monstervoorbereiding vereist. De methode is gepubliceerd in Natuurcommunicatie .

Dr. Alex Ivanov, co-leider van deze studie van de afdeling Scheikunde van Imperial, zei:"De detectie van afzonderlijke moleculen van biomarkers vertegenwoordigt de ultieme gevoeligheid voor vroege diagnose. We hebben nu aangetoond dat dit mogelijk is om dergelijke metingen uit te voeren in echte menselijke monsters, het openen van het potentieel voor een zinvolle vroege diagnose."

Bindend aan biomarkers

De methode die het team ontwikkelde, maakt gebruik van de 'ruggengraat' van DNA, de structuur waar het omheen is gebouwd. Ze enten 'aptamers' - synthetische DNA-moleculen die binden aan specifieke doelbiomarkers - op DNA-backbones.

Wanneer toegevoegd aan menselijk serum, de aptameren binden aan biomarkers voordat ze worden geanalyseerd door een nanopore-detector te passeren. Nanoporiën zijn minuscule gaatjes (vaak zo klein als enkele miljardsten van een meter) die een verandering in elektrische stroom meten als moleculen er doorheen gaan.

Elke biomarker heeft een unieke huidige handtekening, zodat de aanwezigheid en concentratie van doelbiomarkers op deze manier kunnen worden geanalyseerd.