Созданы ДНК-наносенсоры, способные выявлять опухоли в мозге по капле крови

МОСКВА, 25 декабря. /ТАСС/. Американские молекулярные биологи создали набор наночастиц и систему машинного обучения, способную с 98% выявлять наличие различных форм рака мозга у пациента и определять тип опухоли по характерным особенностям в белковом составе проб их крови. Это упростит и удешевит диагностику данных опасных новообразований, пишут исследователи в статье в научном журнале Nature Nanotechnology.

"Разработанная нами система биопсии крови, построенная на базе машинного обучения, не требует для своей работы специальных методик анализа и подготовки образцов - для нее можно использовать обычные пробы плазмы, которые собираются в ходе рутинных медицинских процедур. При этом она позволяет с 98% точностью выявлять наличие опухоли и с 71% классифицировать эти новообразования", - пишут исследователи.

Данная технология была создана группой американских исследователей под руководством профессора Корнеллского университета (США) Дэниела Хеллера. Ключевую роль в ее работе играет набор из множества углеродных нанотрубок, "оплетенных" одиночной спиралью ДНК. Ее нити устроены таким образом, что соединяются только с определенными типами биомолекул, присутствующими в изучаемых пробах биожидкостей.

Когда данные молекулы соединяются с цепочками ДНК, это также приводит к резким переменам в характере свечения, которое вырабатывается точечными дефектами в нанотрубках при их подсветке лазером. Это позволяет выявлять даже очень малые концентрации белков и других биомолекул, чем исследователи воспользовались для создания ДНК-наносенсоров, распознающих клеточные белки, связанные с развитием глиомы, менингомы, шванномы и других форм рака мозга.

Используя эти наноструктуры, ученые изучили пробы крови 700 пациентов с раком мозга, а также 200 здоровых добровольцев, проанализировали полученные данные при помощи созданной ими системы машинного обучения. Этот анализ показал, что характерные особенности в составе крови позволяют выявлять носителей рака мозга с 98% вероятностью, а также в 71% случаев корректно определять тип опухоли.

Опираясь на эти замеры, исследователи также проанализировали, как различались наборы биомаркеров у здоровых добровольцев и онкобольных. Этот анализ указал на повышенные концентрации примерно 1,1 тыс. пептидов в крови носителей рака мозга, пять из которых - ENPP2, LILRB3, FCAR, BCL2L15 и CAPG - были наиболее значимыми. Их дальнейшее изучение поможет раскрыть молекулярные изменения, сопровождающие развитие опухолей в мозге, подытожили ученые.