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Il nuovo biosensore elettrochimico di CRISPR può contribuire a migliorare la diagnosi delle malattie

La tecnologia di CRISPR/Cas può fare più dei geni. Un gruppo di ricerca all'università di Friburgo sta usando che cosa sono conosciuti come forbici del gene - che gli scienziati possono usare per modificare il materiale genetico - per diagnosticare meglio le malattie quale cancro. In uno studio, i ricercatori presentano finora un chip microfluidic che riconosce i piccoli frammenti di RNA, indicanti più rapido e precisamente un tipo specifico di cancro che le tecniche disponibili. I risultati recentemente sono pubblicati nel giornale scientifico “materiali avanzati.„ Egualmente hanno provato il biosensore di CRISPR sui campioni di sangue prelevati da quattro bambini che erano stati diagnosticati con i tumori cerebrali. “Il nostro biosensore elettrochimico è cinque - dieci volte più sensibile di altre applicazioni che usano CRISPR/Cas per l'analisi del RNA,„ spiega il Dott. dell'ingegnere di microsistemi di Friburgo. Può Dincer. Piombo il gruppo di ricerca insieme a prof. il Dott. Wilfried Weber del biologo, dell'università di Friburgo. “Stiamo facendo aprendo la strada al lavoro in Germania ed Europa per questa nuova applicazione delle forbici del gene,„ Dincer sottolinea.

Le brevi molecole conosciute come microRNA (miRNA) sono codificate nel genoma, ma a differenza di altre sequenze del RNA, essi non sono tradotte in proteine. In alcune malattie, quali cancro o la malattia neurodegenerative, Alzheimer, livelli aumentati di miRNA può essere individuato nel sangue. Medici già stanno usando i miRNAs come biomarcatore per determinati tipi di cancri. Soltanto la rilevazione di un gran numero di tali molecole di segnalazione permette una diagnosi appropriata. I ricercatori ora stanno lavorando ad una versione del biosensore che riconosce simultaneamente fino a otto indicatori differenti del RNA.

Gli impianti del biosensore di CRISPR come segue: Una goccia del siero è mista con la soluzione della reazione ed è caduta sul sensore. Se contiene il RNA dell'obiettivo, legature di questa molecola con un complesso della proteina nella soluzione ed attiva le forbici del gene - in un modo simile ad un'apertura chiave un blocco di porta. Così attivato, la proteina di CRISPR ha tagliato, o si fende, il reporter RNAs che è fissato a segnalare le molecole, generante una corrente elettrica. La fenditura provoca una riduzione dei segnali correnti che possono essere misurati elettrochimicamente ed indica se il miRNA che sta cercando è presente nel campione. “Che cosa è speciale circa il nostro sistema è che funziona senza la replica di miRNA, perché in quel caso, le unità ed i prodotti chimici specializzati sarebbero richiesti. Quello rende il nostro sistema a basso costo e considerevolmente più velocemente di altri tecniche o metodi,„ spiega Dincer. Sta lavorando alle nuove tecnologie dei sensori al centro di Friburgo per i materiali e le tecnologie interattivi di Bioinspired (ADATTI) ed insieme a prof. il Dott. Gerald Urban al dipartimento di organizzazione di microsistemi (IMTEK).

Weber, un professore di biologia sintetica al cluster di eccellenza CIBSS - il centro per gli studi di segnalazione biologici integranti dell'università di Friburgo - sottolinea quanto importante l'ambiente interdisciplinare a CIBSS è per un tal sviluppo: “I biologi a Friburgo lavorano insieme su queste tecnologie con i loro colleghi dall'assistenza tecnica e dalle scienze dei materiali. Quello apre i nuovi, itinerari emozionanti alle soluzioni.„ I ricercatori stanno mirando più ulteriormente a mettere a punto il sistema durante circa cinque - dieci anni da trasformarsi nella prima prova rapida per le malattie con gli indicatori stabiliti del microRNA che possono essere destra usata all'ambulatorio. “La strumentazione di laboratorio deve tuttavia diventato più facile da trattare,„ dice Weber.

Source:
Journal reference:

Bruch, R. et al. (2019) CRISPR/Cas13a‐Powered Electrochemical Microfluidic Biosensor for Nucleic Acid Amplification‐Free miRNA Diagnostics. Advanced Materials. doi.org/10.1002/adma.201905311