Ученые Московского физико-технического института, Института общей физики РАН, университета «Сириус» и Московского института электронной техники создали революционный биосенсор. Это устройство определяет в слюне человека сверхнизкие концентрации белков-онкомаркеров с выдающейся чувствительностью. Сердце детектора — аптамер, короткий сегмент ДНК.
Раннее выявление рака: ключ к спасению жизней
Своевременная диагностика онкологических заболеваний — важнейший путь к снижению смертности и инвалидности. Для эффективного скрининга и контроля терапии предпочтительны анализы не крови, а легкодоступных жидкостей, например, слюны. Однако содержание маркеров в слюне в тысячи раз ниже, а существующие методики недостаточно чувствительны.
Прорывная технология из России
Новый российский биосенсор решает эту проблему. Он способен обнаружить в слюне даже минимальные следы онкомаркеров. Например, раково-эмбриональный антиген (РЭА) в концентрациях от 0.1 фемтограмма на миллилитр. РЭА — один из ключевых маркеров для диагностики и контроля терапии рака кишечника, поджелудочной железы, легких и других органов. Анализ занимает всего две минуты, а рабочий диапазон чувствительности простирается до 10 нг/мл.
Уникальная конструкция и принцип работы
Для достижения таких показателей использован аптамер — короткий фрагмент ДНК, избирательно связывающийся с целевым белком. Аптамер зафиксирован на графеновой основе, нанесенной на миниатюрные электроды, и захватывает исключительно маркер РЭА. Главная инновация сенсора — двухрежимная работа. Устройство функционирует как полевой транзистор, где связывание аптамера и РЭА регистрируется по изменению тока в графеновом канале между электродами. Одновременно сенсор работает в электрохимическом режиме, фиксируя изменения тока окислительно-восстановительной реакции на графен-покрытом электроде. Первый режим обеспечивает беспрецедентную чувствительность на уровне зептомолей (10⁻²¹ моль/л). Второй режим расширяет динамический диапазон измерений. Совместное использование двух независимых методов минимизирует погрешности и повышает достоверность диагностики.
Основа для экспресс-диагностики будущего
Поиск биомаркеров в слюне открывает путь к экспресс-выявлению социально значимых болезней. Разработанная методика позволяет оперативно создавать высокочувствительные сенсоры для определения РЭА в слюне. Сочетание двух разных физико-химических принципов детекции на одном чипе значительно повышает надежность и чувствительность устройства.
Перспективы доступной и комфортной диагностики
Эта технология позволяет сделать тест недорогим и простым в применении, подобно глюкометру. В будущем это создаст удобные приборы для быстрой проверки как в клинике, так и дома. Комфорт, неинвазивность и скорость таких анализов при их широкой доступности способны вывести диагностику на качественно новый уровень. Мониторинг лечения онкозаболеваний станет возможен даже в домашних условиях благодаря широкому динамическому диапазону измерений. Например, рост уровня РЭА после операции или химиотерапии может сигнализировать о рецидиве. Дальнейшее развитие технологии повысит эффективность здравоохранения и улучшит показатели выживаемости пациентов.
Значительный шаг в онкодиагностике
Разработанный биосенсор — значительный прорыв в создании неинвазивных, доступных и сверхранних методов выявления онкологических заболеваний. Его дальнейшая разработка и внедрение могут привести к появлению портативных медицинских тест-систем нового поколения. Работа поддержана грантом РНФ 25-12-00373, контрактом МНВО РФ 075-03-2025-66 (проект FSMG-2023-0017) и программой «Приоритет-2030».
