ניתוח גנטי של PCR נמצא באור הזרקורים מאז COVID-19, אך כעת האור מקלה עוד יותר על שיטות ללא PCR.
מדעני האוניברסיטה המטרופוליטית של אוסאקה פיתחו טכניקת גילוי DNA הנגרמת על ידי אור, תוך שימוש בחלקיקי בדיקה הטרוגניים, המאפשרת ניתוח גנטי רגיש במיוחד ואולטרה-מהיר ללא צורך בהגברה של PCR. התקדמות זו מדליקה את הדרך לניתוח גנטי מהיר יותר, סביר יותר ומדויק על פני רפואה, מדעי הסביבה ואבחון נייד.
כאמצעי לניתוח שינויים ב- DNA, בדיקות גנטיות – החיוניות לאבחון מחלות זיהומיות, גילוי סרטן בשלב מוקדם, אימות בטיחות המזון וניתוח ה- DNA הסביבתי – הסתמך זה מכבר על PCR (תגובת שרשרת פולימראז) כתקן הזהב. מאז מגיפת ה- COVID-19, המונח "PCR" הפך לחלק מאוצר המילים המשותף שלנו. אך כמו שאלו מאיתנו שחוו אותם יודעים, בדיקות PCR אינן זולות ואינן מהירות; בדרך כלל הם דורשים מעבדות ריכוזיות, ציוד מגושם ואנשי צוות מיומנים במיוחד.
"השיטה הנגרמת על ידי אור שלנו מגלה DNA ללא צורך ב- PCR", כתוב שויצ'י טויוצ'י, מרצה לפרויקט, פרופ 'שיאהו טוקונאמי, סגן המנהל, וטאקויה איידה, המנהל במכון המחקר של אוניברסיטת אוסאקה למערכת ההאצה של האוניברסיטה המובילה באוסקה (RILACs), כמחמד זה.
שלא כמו PCR, המגביר את רצפי ה- DNA על ידי ייצור מיליוני עותקים של DNA יעד לגילוי, שיטה זו מגלה ישירות את DNA על ידי ריכוזו ושיפור הספציפיות באמצעות כוחות אופטיים חזקים ואפקט פוטותרמי.
הצוות פיתח מערכת באמצעות חלקיקי בדיקה הטרוגניים, כולל חלקיקי ננו זהב ומיקרו -חלקיקים קלקר. בדיקות אלה הם רצפי DNA קצרים וידועים שנועדו להכלא, או לקשור, עם רצפים משלימים ב- DNA היעד. תהליך זה, המכונה הכלאה של DNA, מאפשר לגדילים התואמים להיקשר זה לזה, מה שהופך את הזיווג לגלות באמצעות פלואורסצנט.
לאחר מכן הקרינו החוקרים, עם אור לייזר, הפיתרון המכיל את ה- DNA היעד וחלקיקי הבדיקה. כאשר גודל החלקיקים תואם את אורך הגל של הלייזר, מתרחשת תופעה הנקראת פיזור MIE, ומייצרת כוחות אופטיים המניעים את החלקיקים ומאיצים את הכלאה של ה- DNA. חלקיקי הננו הזהב סופגים אור לייזר ויוצרים חום מקומי או אפקט פוטותרמי, כדי לשפר עוד יותר את ספציפיות ההכלאה.
"בעזרת כמעט חמש דקות של הקרנת אור לייזר, השיטה שלנו הדגימה פוטנציאל גדול לגילוי מוטציה מדויק עם רגישות סדר גודל אחד גבוה יותר מזה של PCR דיגיטלי."
על ידי ביטול הצורך בהגברה של PCR, שיטה זו מפחיתה עלויות, מפשטת את הבדיקה ומאיצה את התוצאות, מה שהופך את הניתוח הגנטי לנגיש יותר ביישומי חיי היומיום – החל מבריאות ובטיחות מזון ועד שימור סביבתי ומעקב אחר בריאות אישית.
"אנו שואפים ליישם טכנולוגיה נטולת PCR זו על אבחון סרטן רגישות גבוהה, מחקר מדעי החיים הקוונטי ואפילו בדיקות DNA בבית או סביבתי", אמר איידה.
המחקר פורסם ב חיישני ACSו
