Nuovo metodo combina nanoparticelle di DNA ed elettronica per consentire una semplice rilevazione dei patogeni

10 settembre 2023

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dal Karolinska Institutet

Ricercatori presso il Karolinska Institute hanno sviluppato un nuovo metodo che utilizza nanosfere di DNA per rilevare patogeni, al fine di semplificare i test degli acidi nucleici e rivoluzionare il rilevamento dei patogeni. I risultati dello studio, pubblicati su Science Advances, potrebbero aprire la strada a un semplice test basato sull'elettronica in grado di identificare rapidamente e a basso costo diversi acidi nucleici in scenari diversi.

Ricercatore principale Vicent Pelechano, professore associato presso il Dipartimento di Microbiologia, Tumori e Biologia Cellulare del Karolinska Institute, è cauto ma ottimista sul potenziale della tecnologia nel rilevare una serie di agenti patogeni in contesti del mondo reale.

"La metodologia combina la biologia molecolare (generazione di nanosfere di DNA) e l'elettronica (quantificazione basata sull'impedenza elettrica) per ottenere uno strumento di rilevamento pionieristico", afferma Vicent Pelechano.

I ricercatori hanno modificato una reazione di amplificazione del DNA isoterma denominata LAMP per generare piccole nanosfere di DNA di 1-2μM se il patogeno era presente nel campione. Queste nanosfere vengono quindi indirizzate attraverso canali minimi e identificate elettricamente mentre attraversano tra due elettrodi. Il metodo ha dimostrato una sensibilità notevole nel rilevare anche solo 10 molecole bersaglio e risultati rapidi in meno di un'ora, utilizzando un sistema compatto e fermo.

"La rapida e accurata rilevazione del materiale genetico è fondamentale per la diagnosi, specialmente in risposta all'emergere di nuovi patogeni", afferma Vicent Pelechano.

Durante la recente pandemia di COVID-19, i ricercatori hanno osservato un ampio utilizzo di diagnostica basata sulle proteine per i test veloci. Tuttavia, questi metodi richiedono lo sviluppo di anticorpi di alta qualità che richiede molto tempo. Al contrario, gli approcci basati sull'acido nucleico offrono una maggior facilità di sviluppo, una sensibilità migliorata e una flessibilità intrinseca, secondo i ricercatori.

Questo nuovo metodo, che offre una rilevazione senza etichette, potrebbe accelerare l'introduzione di nuovi kit diagnostici. Integrando l'elettronica a basso costo prodotta in massa con reagenti liofilizzati, la tecnologia ha il potenziale per fornire un dispositivo economico, ampiamente diffuso e scalabile per il punto di cura.

Il team ha iniziato questo lavoro come un'estensione dei loro precedenti sforzi nella rilevazione basata su LAMP (Amplificazione Isotermica a Ciclo Medio) del SARS-CoV-2 durante la pandemia.

Attualmente, il team di ricerca sta esplorando attivamente possibilità per integrare questa tecnologia in campi come il monitoraggio ambientale, la sicurezza alimentare, il rilevamento di virus e resistenza antimicrobica. Il team sta anche esplorando possibilità di concessione in licenza o di creare una startup per capitalizzare su questa tecnologia, avendo recentemente presentato una domanda di brevetto per la tecnologia.

Informazioni sulla rivista: Science Advances

Fornito da Karolinska Institutet