Genom att fästa specialiserade molekyler till ryggraden i DNA, forskare har gjort det lättare att upptäcka sällsynta molekyler associerade med tidig sjukdom.

Närvaron av, eller förändringar i koncentrationen av, vissa proteiner i biologiska vätskor kan vara indikatorer på sjukdom. Dock, i de tidiga stadierna av sjukdomen kan dessa "biomarkörer" vara svåra att upptäcka, eftersom de är relativt sällsynta.

Att upptäcka viktiga biomarkörer i lägre koncentrationer kommer att göra det möjligt för patienter att behandlas tidigare för sjukdomar som vissa cancerformer och neurologiska störningar, vilket kan öka chansen att överleva.

Dock, nuvarande metoder för detektion är ofta inte tillräckligt känsliga och kräver kostsam och tidskrävande provförbehandling.

Nu, forskare från Institutionen för kemi vid Imperial College London har kommit fram till ett system som är specifikt, flexibel, och kan upptäcka enskilda proteinbiomarkörer direkt i humant serum (en pool av vätska separerad från blod).

Systemet representerar en betydande innovation, eftersom det är mer känsligt för specifika biomarkörer och inte kräver klinisk provberedning. Metoden publiceras i Naturkommunikation .

Dr Alex Ivanov, medledare för denna studie från Institutionen för kemi vid Imperial, sa:"Detekteringen av enskilda molekyler av biomarkörer representerar den ultimata känsligheten för tidig diagnos. Vi har nu visat att detta är möjligt att utföra sådana mätningar i verkliga mänskliga prover, öppnar upp potentialen för meningsfull tidig diagnos."

Bindning till biomarkörer

Metoden som teamet utvecklade använder "ryggraden" av DNA, strukturen den är uppbyggd kring. De ympade "aptamerer" – syntetiska DNA-molekyler som binder till specifika målbiomarkörer – till DNA-ryggraden.

När det tillsätts till humant serum, aptamererna binder till biomarkörer innan de analyseras genom att passera genom en nanopordetektor. Nanoporer är små hål (ofta så små som några miljarddels meter) som mäter en förändring i elektrisk ström när molekyler passerar genom dem.

Varje biomarkör har en unik aktuell signatur, så närvaron och koncentrationen av målbiomarkörer kan analyseras på detta sätt.