Биоинженеры из Калифорнийского университета в Сан-Диего разработали графеновый чип, который способен находить мутации в цепочке ДНК в масштабе одного нуклеотида. Статья, описывающая изобретение, опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

По словам ученых, их устройство способно разглядеть отдельные нуклеотиды в ДНК и помочь определить, какой из них заменен ошибочным нуклеотидом. Такие мутации называются однонуклеотидным полиморфизмом (SNP). Большинство из них не оказывают какого-либо влияния на функции организма, однако некоторые из них могут привести к довольно серьезным заболеваниям, например, раку, нейродегенеративным расстройствам и аутоиммунным синдромам.

Существующие методы обнаружения SNP не отличаются быстротой и дешевизной, а также требуют наличия громоздкого оборудования. Однако ученые разработали прототип портативного устройства, способного быстро найти мутацию. Он состоит из ДНК-зонда, который представляет собой двуцепочечный фрагмент нуклеиновой кислоты, содержащей последовательность с определенным SNP и прикрепленный к полевому транзистору.

Работает чип следующим образом. Зонд состоит из двух цепей ДНК, которые слабо связаны друг с другом. Это достигается за счет того, что в одной из цепей — «слабой» — нуклеотиды G заменены на нуклеотиды с инозинами. В результате исследуемый фрагмент ДНК вытесняет «слабую» цепь и присоединяется к «сильной», которая прикреплена к графену. Однако это происходит только в том случае, если присоединяющаяся ДНК содержит SNP, соответствующий SNP зонда. При этом чип генерирует электрический сигнал.

Следует заметить, что чип проверяет определенные последовательности ДНК на наличие уже известных мутаций, то есть он не способен обнаружить изменения в цепи, которые не предусмотрены исследователями. Для этих нужд по-прежнему должно применяться более сложное оборудование.

По словам ученых, их разработка приближает технологии к тому моменту, когда будет создан биосенсор, который можно имплантировать в организм для обнаружения вредной мутации и передачи соответствующей информации на смартфон или ноутбук.