Сверхъяркие нанометки: на пути создания супер-разрешающих систем для генодиагностики Текст научной статьи по специальности «Физика»

Сверхъяркие нанометки: на пути создания супер-разрешающих систем для

генодиагно стики

Т.Е.Пылаев,1* С.С.Веретенников,1 В-Д.Тупикин,1'2 З.Р.Зенченко1

1ФГБОУ ВО Саратовский ГМУ им. В. И. Разумовского Минздрава России, 410012, Саратовская обл., г. Саратов, ул. Большая Казачья, 112

2Саратовский медицинский университет «Реавиз», 410012, Саратовская обл., г. Саратов,

ул. Верхний рынок, 10

il.com

Разработка методов прямой ДНК-диагностики для выявления возбудителей и/или генетических маркеров социально-значимых заболеваний является остается одной из главных приоритетных задач современной биомедицины. Основу подобных тест-систем составляют специфические ДНК-зонды, способные к однозначному молекулярному узнаванию искомых мишеней по принципу комплементарности. В зависимости от формата проведения теста, индикация ДНК-мишени регистрируется по изменению/развитию цвета и интенсивности поглощения, люминесценции либо рассеяния света в анализируемой пробе.

Настоящая работа посвящена созданию прототипов генетических тест-систем с прямой детекцией результатов методом стандартной световой микроскопии во флуоресцентном режиме. Предлагаемый вариант основан на выявлении ДНК-мишеней, гибридизующихся с олигоДНК-зондами, мечеными мультицветными флуоресцирующими субмикронными сферами диоксида кремния. Мультиплексный формат реализуется за счет применения набора сфер, меченых флуорофорами с максимумами длин волн возбуждения и эмиссии, типичными для каналов детекции стандартного флуоресцентного микроскопа. Возможность прямого количественного учета без предварительной амплификации числа копий ДНК-мишеней достигается благодаря ультравысокой яркости, супермонодисперсности и отсутствию фотообесцвечивания флуорофоров, включенных в структуру частиц кремнезема, видимых в поле зрения микроскопа в виде дискретных точек. Наконец, предлагаемый подход лишен ограничений по длине обнаруживаемых фрагментов мишеней (в отличие от традиционного метода ПЦР в режиме реального времени с ограничением по длине ампликонов до 200 пар нуклеотидов), что открывает крайне перспективные возможности для детекции протяженных участков, или выявления нескольких мутаций в одном локусе за счет использования мультицветных ДНК-зондов. Мы надеемся, что разрабатываемая технология позволит проводить абсолютное количественное определение целевых нуклеотидных последовательностей без использования дорогостоящих реагентных смесей и оборудования для амплификации и детекции сигнала.

Благодарности: Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 24-25-00420, https://rscf.ru/project/24-25-00420/

e-mail:

Рис.1. Принцип ДНК-теста (А) на основе олигоДНК, меченых флуоресцентными сферами

кремнезема. Микроскопия

нанометок: Б - электронная сканирующая, В - флуоресцентная. Масштабная линейка 1 мкм.