Ученые Университета Саймона Фрезера (Канада) создали новый биосенсор для ранней диагностики разрушительных для мозга заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера. Принцип его работы основан на обнаружении специфичных белков, называемых фактором некроза опухоли альфа и участвующих в процессах воспаления. Статья исследователей опубликована в журнале Nature Communications.

Фактор некроза опухоли альфа (англ. tumor necrosis factor, TNF-α) относится к цитокинам — небольшим пептидным молекулам, которые регулируют воспалительную реакцию на происходящие в организме патологические процессы. Известно, что аномальные изменения в уровнях цитокинов связаны с такими заболеваниями, как рак, болезнь Альцгеймера, туберкулез, аутоиммунные расстройства и нарушения сердечно-сосудистой системы. Обычно для измерения цитокинов используется иммуноферментный анализ ELISA, в основе которого лежит связывание антигена (искомого вещества) с антителом.

Однако в случае ранней стадии начала болезни Альцгеймера уровень цитокинов может повышаться незначительно, что лежит за пределом чувствительности ELISA. Для более точного измерения исследователи применяют биосенсоры — устройства, состоящие из рецептора, который связывается с целевой молекулой, и преобразователя, который трансформирует взаимодействие рецептора с мишенью в измеримый сигнал. В новой работе исследователи разработали биосенсор на базе диода из сульфида молибдена (MoS2), который лишен недостатков широко используемых транзисторных биосенсоров.

В ходе эксперимента исследователи создали диодный биосенсор с аптамерами, которые специфично связываются с молекулами TNF-α. Устройство способно обнаруживать цитокины при очень низких концентрациях порядка 10 фемтомоль (один фемтомоль равен 10 в минус 15-й степени моль), что значительно ниже типичного уровня, обнаруживаемого в здоровой крови.

Авторы пишут, что ключевым преимуществом диодного датчика является простота процесса изготовления и считывания электрических показаний, а следовательно, на его основе можно создать диагностические медицинские приборы. Они планируют протестировать биосенсор в клинических испытаниях, чтобы убедиться, что он сможет эффективно обнаруживать белки-биомаркеры в образце крови, содержащем множество различных мешающих белков и других веществ.