Onderzoekers van het Karolinska Instituut hebben een nieuwe methode ontwikkeld waarbij DNA-nanoballen worden gebruikt om ziekteverwekkers te detecteren, met als doel het testen van nucleïnezuren te vereenvoudigen en een revolutie teweeg te brengen in de detectie van ziekteverwekkers. De resultaten van het onderzoek, gepubliceerd in Science Advances , zou de weg kunnen vrijmaken voor een eenvoudige elektronische test die in staat is om verschillende nucleïnezuren in diverse scenario's snel en goedkoop te identificeren.

Hoofdonderzoeker Vicent Pelechano, universitair hoofddocent aan de afdeling Microbiologie, Tumor- en Celbiologie van het Karolinska Instituut, is voorzichtig optimistisch over het potentieel van de technologie om een ​​reeks ziekteverwekkers in de praktijk te detecteren.

"De methodologie omvat het combineren van moleculaire biologie (het genereren van DNA-nanoballen) en elektronica (op elektrische impedantie gebaseerde kwantificering) om een ​​baanbrekend detectie-instrument op te leveren", zegt Vicent Pelechano.

De onderzoekers hebben een isotherme DNA-amplificatiereactie, LAMP genaamd, aangepast om kleine 1-2 μM DNA-nanoballetjes te genereren als de ziekteverwekker in het monster aanwezig was. Deze nanoballen worden vervolgens door minuscule kanaaltjes geleid en elektrisch geïdentificeerd terwijl ze tussen twee elektroden bewegen. De methode heeft een opmerkelijke gevoeligheid aangetoond door slechts tien doelmoleculen te detecteren en snelle resultaten te behalen binnen een uur, met behulp van een compact, bewegingloos systeem.

"Snelle en nauwkeurige detectie van genetisch materiaal is van cruciaal belang voor de diagnose, vooral als reactie op de opkomst van nieuwe ziekteverwekkers", zegt Vicent Pelechano.

Tijdens de recente COVID-19-pandemie zagen de onderzoekers een uitgebreid gebruik van op eiwitten gebaseerde diagnostiek voor snel testen. Deze methoden vereisen echter een tijdrovende ontwikkeling van hoogwaardige antilichamen. Daarentegen bieden op nucleïnezuren gebaseerde benaderingen een groter ontwikkelingsgemak, verbeterde gevoeligheid en inherente flexibiliteit, aldus de onderzoekers.

Deze nieuwe methode, die labelvrije detectie biedt, zou de uitrol van nieuwe diagnostische kits kunnen bespoedigen. Door betaalbare, in massa geproduceerde elektronica te integreren met gelyofiliseerde reagentia, bezit de technologie het potentieel om een ​​goedkoop, breed inzetbaar en schaalbaar point-of-care-apparaat te bieden.

Het team begon dit werk als een uitbreiding van hun eerdere inspanningen op het gebied van op LAMP (Loop-Mediated Isothermal Amplification) gebaseerde detectie van SARS-CoV-2 tijdens de pandemie.

Momenteel onderzoekt het onderzoeksteam actief mogelijkheden om deze technologie te integreren in domeinen zoals milieumonitoring, voedselveiligheid, detectie van virussen en antimicrobiële resistentie. Het team onderzoekt ook mogelijkheden voor licentieverlening of het mogelijk opzetten van een startup om van deze technologie te profiteren, nadat het onlangs een patent voor de technologie heeft aangevraagd.

Meer informatie: Muhammad Tayyab et al, Digitale test voor snelle elektronische kwantificering van klinische pathogenen met behulp van DNA-nanoballen, Wetenschappelijke vooruitgang (2023). DOI:10.1126/sciadv.adi4997

Journaalinformatie: Wetenschappelijke vooruitgang

Aangeboden door Karolinska Institutet