CRISPR/Cas -teknik kan göra mer än att förändra gener. Ett forskargrupp vid University of Freiburg använder det som kallas gentaxa - som forskare kan använda för att redigera genetiskt material - för att bättre diagnostisera sjukdomar som cancer. I en studie, forskarna introducerar ett mikrofluidiskt chip som känner igen små fragment av RNA, indikerar en specifik cancerform snabbare och mer exakt än de tekniker som finns tillgängliga hittills. Resultaten publiceras nyligen i den vetenskapliga tidskriften Avancerade material .

De testade också biosensorn CRISPR på blodprov tagna från fyra barn som hade fått diagnosen hjärntumörer. "Vår elektrokemiska biosensor är fem till tio gånger känsligare än andra applikationer som använder CRISPR/Cas för RNA -analys, "förklarar Freiburg mikrosystemingenjör Dr. Can Dincer. Han leder forskargruppen tillsammans med biolog prof. dr. Wilfried Weber, vid universitetet i Freiburg. "Vi gör banbrytande arbete i Tyskland och Europa för denna nya tillämpning av gensax, "Betonar Dincer.

Korta molekyler som kallas microRNA (miRNA) är kodade i genomet, men till skillnad från andra RNA -sekvenser, de översätts inte till proteiner. Vid vissa sjukdomar, såsom cancer eller den neurodegenerativa sjukdomen, Alzheimers, ökade nivåer av miRNA kan detekteras i blodet. Läkare använder redan miRNA som en biomarkör för vissa typer av cancer. Endast detektering av en mängd sådana signalmolekyler möjliggör en lämplig diagnos. Forskarna arbetar nu med en version av biosensorn som känner igen upp till åtta olika RNA -markörer samtidigt.

CRISPR -biosensorn fungerar enligt följande:En droppe serum blandas med reaktionslösning och släpps på sensorn. Om det innehåller mål -RNA, denna molekyl binder till ett proteinkomplex i lösningen och aktiverar gensaxen - på ett sätt som liknar en nyckel som öppnar ett dörrlås. Således aktiverat, CRISPR -proteinet bryts av, eller klyver, reporterns RNA som är fästa vid signalmolekyler, genererar en elektrisk ström. Klyvningen resulterar i en minskning av strömsignalerna som kan mätas elektrokemiskt och indikerar om det miRNA som söks finns i provet.

"Det speciella med vårt system är att det fungerar utan replikering av miRNA, för i så fall, specialiserade enheter och kemikalier skulle krävas. Det gör vårt system till låg kostnad och betydligt snabbare än andra tekniker eller metoder, "förklarar Dincer. Han arbetar med ny sensorteknologi vid Freiburg Center for Interactive Materials and Bioinspired Technologies (FIT) och tillsammans med professor Dr. Gerald Urban vid Institutionen för mikrosystemteknik (IMTEK).

Weber, en professor i syntetisk biologi vid cluster of excellence CIBSS - Centrum för integrerade biologiska signalstudier vid Freiburg universitet - betonar hur viktig den tvärvetenskapliga miljön vid CIBSS är för en sådan utveckling:"Biologerna på Freiburg arbetar tillsammans om denna teknik med deras kollegor från teknik- och materialvetenskaperna. Det öppnar nytt, spännande vägar till lösningar. "

Forskarna siktar på att vidareutveckla systemet på cirka fem till tio år för att bli det första snabbtestet för sjukdomar med etablerade mikroRNA -markörer som kan användas direkt på läkarkontoret. "Laboratorieutrustningen måste ändå bli lättare att hantera, säger Weber.