Из-за сложности логистики и инвазивных процедур многие люди откладывают тестирование на болезни Альцгеймера и Паркинсона. Однако благодаря новому портативному устройству такое тестирование вскоре можно будет проводить неинвазивно практически в любом месте.
Обычно тестирование на нейродегенеративные заболевания, такие как болезнь Альцгеймера и Паркинсона, требует от пациентов поездки в больницу или клинику, где им делают спинномозговую пункцию и МРТ. Излишне говорить, что немногие люди с энтузиазмом относятся к этому, к тому же им может не хватать физической мобильности или транспортных средств, необходимых для поездки.
В поисках более привлекательной альтернативы международная группа ученых адаптировала существующее портативное устройство, которое было разработано для обнаружения вызывающего COVID-19 вируса SARS-CoV-2, чтобы оно могло обнаруживать биомаркеры, связанные с болезнями Альцгеймера и Паркинсона. В частности, он обнаруживает бета-амилоидные и тау-пептиды, которые связаны с болезнью Альцгеймера, а также белки альфа-синуклеина, связанные с болезнью Паркинсона.
На данный момент устройство было протестировано на образцах тканей головного мозга умерших пациентов с болезнью Альцгеймера и Паркинсона, и оно оказалось столь же точным, как и самые современные методы тестирования. Тем не менее, конечная цель состоит в том, чтобы обнаружить биомаркеры в образцах слюны или мочи живых пациентов.
Внимательный взгляд на чип устройства, оснащенный GFET, с четко видимыми электродами истока, стока и затвора. Дэвид Байо/Инженерная школа Джейкобса Калифорнийского университета в Сан-Диего
В основе устройства лежит чип, который включает в себя высокочувствительный эффект графенового поля. транзистор (GFET). Электрический ток от подключенной батареи проходит через этот транзистор – он подается электродом истока с одной стороны и поглощается электродом стока с другой. Третий электрод, известный как электрод затвора, контролирует количество тока, протекающего между истоком и стоком.
К затворному электроду прикреплена нить ДНК, называемая аптамером, которая естественным образом связывается либо с бета-амилоидными пептидами, либо с тау-пептидами, либо с белками синуклеина (в зависимости от конкретного используемого аптамера). Если какое-либо из этих соединений присутствует в образце, они изменят силу тока, когда связываются с аптамером на затворном электроде. Это изменение потока предупреждает пользователей о наличии биомаркера посредством уведомления на ноутбуке или смартфоне с беспроводной связью.
«Эта портативная диагностическая система позволит проводить тестирование дома и в местах оказания медицинской помощи, например, в клиниках. и дома престарелых для лечения нейродегенеративных заболеваний во всем мире», — сказал профессор Калифорнийского университета в Сан-Диего Ратнеш Лал, автор исследования.
Доклад об исследовании, в котором также участвуют ученые из Университета Техасское медицинское отделение, Университет Иллинойса Урбана-Шампейн и Университет Китайской академии наук – недавно была опубликована в журнале PNAS.
