Shutterstock

Ny brikke finner arvelige sykdommer på minutter

Allerede lang tid før de første symptomene viser seg, kan behandlingen starte. Det kan snart bli virkelighet takket være en chip som kan avsløre syke gener på noen få minutter.

Forskere fra University of California i USA har funnet opp en bioelektronisk databrikke som kan avsløre syke gener på noen få minutter. Brikken kombinerer de elektriske egenskapene i stoffet grafen med den såkalte CRISPR-teknikken, som forskere blant annet bruker til å sette inn gener i organismer med.

CRISPR fungerer ved hjelp av klippemolekylet Cas9, som kan gjenkjenne akkurat den sekvensen i DNA-et som gjør at et gen ikke fungerer. Det skjer ved at forskerne forsyner Cas9 med et stykke såkalt guide-RNA, som passer til den sekvensen forskerne ønsker å finne.

Elektroder registrerer syke gener

Biobrikken er bygget av et lag av grafen som er forbundet med to elektroder som måler den elektriske motstanden i materialet. På grafenlaget ligger det et lag av Cas9-molekyler som er designet til å lete etter et bestemt sykt gen.

Ut fra en DNA-prøve kan en ny bio­brikke påvise gener for blodsykdommen sigdcelleanemi og muskelsykdommen DMD.

© KECK GRADUATE INSTITUTE

Det eneste forskerne trenger å gjøre, er å sprøyte en DNA-prøve fra en pasient på brikken. Cas9-molekylet begynner straks å skanne DNA-strengene i prøven, og så snart molekylet møter og gjenkjenner det syke genet, utløses en liten elektrisk impuls som endrer den elektriske ledningsevnen i grafenet.

Endringen registreres av elektrodene, og forskerne vet derfor at det syke genet er til stede i DNA-prøven.

Klippemolekyl føler seg fram til syke gener

Med en ny biobrikke kan forskerne raskt finne et sykt gen i en DNA-prøve. Brikken utnytter et samspill mellom klippemolekylet Cas9, som finner genet, og karbonmaterialet grafen, som registrerer funnet.

DNA-strengen åpnes og skannes

Klippemolekylet Cas9 trekker inn DNA-strengen og åpner den. Molekylet er forsynt med et stykke såkalt guide-RNA, som sammenlignes med DNA-strengen.

Klippe-molekylet finner en match

Når Cas9 møter det syke genet, passer den åpne DNA-strengen perfekt sammen med RNA-strengen. Matchen utløser en liten elektrisk impuls i Cas9-molekylet.

Grafenet endrer elektrisk motstand

Impulsen fra Cas9 forplanter seg til den fintfølende grafen, som endrer sin elektriske lednings­evne. Endringen registreres av elektroder som er forbundet til grafen.

CRISPR-brikken kan dermed nå fram til et resultat mye raskere enn de metodene legene bruker i dag.

Normalt er det nødvendig å først bruke den såkalte PCR-teknikken til å kopiere DNA-et som skal undersøkes millioner av ganger før det kan skannes for bestemte gener. Den prosessen krever både mye tid og dyrt utstyr.

Se hvordan chipen avslører sykdommer:

Forskerne bak CRISPR-brikken mener den ganske lett kan bygges ut slik at den kan lete etter flere ulike syke gener i den samme DNA-prøven.

Foreløpig har de testet den nye brikken på DNA-prøver fra pasienter med mutasjoner som fører til blodsykdommen sigdcelleanemi og muskelsykdommen DMD.

Brikken kan i framtiden gjøre det lettere å oppdage slike syke gener tidlig, slik at pasientene får behandling tidligere enn i dag – kanskje til og med før de fysiske symptomene viser seg.