Биосенсор на страже здоровья: ловит рак и стресс без ошибки

Можно ли "увидеть" стресс или токсическое загрязнение до того, как появятся симптомы? Учёные из Сибирского федерального университета уверены: да, и уже работают над устройством, которое сделает это реальностью.

Что придумали в СФУ

В Институте фундаментальной биологии и биотехнологии СФУ создают высокочувствительный биосенсор. Его основа — биолюминесцентный ингибиторный анализ, способный "подсветить" токсичные вещества и биомаркеры опасных состояний, включая стресс и онкологию.

Разработкой занимаются Раджив Ранджан (постдок из Индии) и В. А. Кратасюк, заведующая кафедрой биофизики и ведущий научный сотрудник лаборатории биолюминесцентных биотехнологий.

Нанозолото и свечение бактерий

Ключевая особенность прибора — использование наночастиц золота. Они усиливают свечение люциферазы — фермента светляков и светящихся бактерий. Это свечение зависит от взаимодействия золота с аденозинтрифосфатом (ATP) и флавинмононуклеотидом (FMN) — основными компонентами биолюминесцентных реакций.

"Мы добились прироста сигнала до 150%, когда ATP связывается с наночастицами золота", — говорит Раджив Ранджан.

Как это помогает в диагностике

Одна из целей проекта — мониторинг уровня белка теплового шока Hsp90. Этот белок — признанный биомаркер стресса и ранних стадий онкологических заболеваний.

Учёные создали биомодуль, в котором наночастицы золота связаны с молекулами ATP. При взаимодействии с Hsp90 происходит изменение в реакции люциферазы: белок "пересобирается", и биолюминесценция меняется. Это позволяет точно определить уровень Hsp90 и, следовательно, выявить патологическое состояние.

Где ещё пригодится

"Мы показали, что такой биосенсор можно использовать для анализа содержания тяжёлых металлов и оценки стрессовых нагрузок у спортсменов", — добавляет В. А. Кратасюк.

Исследования продолжаются. В ближайших планах — дальнейшее повышение чувствительности анализа и расширение сфер применения.

Уточнения

Стресс (от англ. stress "нагрузка, напряжение; состояние повышенного напряжения") — совокупность неспецифических адаптационных (нормальных) реакций организма на воздействие различных неблагоприятных факторов-стрессоров (физических или психологических), нарушающее его гомеостаз, а также соответствующее состояние нервной системы организма (или организма в целом).