Ny brikke finner arvelige sykdommer på minutter

Et håndholdt apparat kan i framtiden skanne seg fram til syke gener mye billigere og raskere enn det skjer i dag.

Et håndholdt apparat kan i framtiden skanne seg fram til syke gener mye billigere og raskere enn det skjer i dag.

Shutterstock

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.

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.