Ett nytt verktyg för att upptäcka cancer använder små kretsar gjorda av DNA för att identifiera cancerceller genom de molekylära signaturerna på deras yta.

Duke University-forskare skapade de enkla kretsarna från interagerande strängar av syntetiskt DNA som är tiotusentals gånger finare än ett människohår.

Till skillnad från kretsarna i en dator, dessa kretsar fungerar genom att fästa på utsidan av en cell och analysera den för proteiner som finns i större antal på vissa celltyper än andra. Om en krets hittar sina mål, den märker cellen med en liten lysande tagg.

Eftersom enheterna skiljer celltyper med högre specificitet än tidigare metoder, forskarna hoppas att deras arbete kan förbättra diagnosen, och ge cancerterapier ett bättre mål.

Ett team ledd av Duke datavetare John Reif och hans tidigare Ph.D. student Tianqi Song beskrev deras tillvägagångssätt i ett färskt nummer av Journal of the American Chemical Society .

Liknande tekniker har tidigare använts för att upptäcka cancer, men de är mer benägna att falska larm - felidentifieringar som uppstår när blandningar av celler sportar ett eller flera av de proteiner som en DNA -krets är utformad för att screena för, men ingen enda celltyp har dem alla.

För varje cancercell som upptäcks korrekt med nuvarande metoder, en del av friska celler blir också felmärkta som möjligen cancerösa när de inte är det.

Varje typ av cancercell har en karakteristisk uppsättning cellmembranproteiner på sin cellyta. För att minska antalet fall av felaktig identitet, Duke-teamet designade en DNA-krets som måste fästa vid den specifika kombinationen av proteiner på samma cell för att fungera.

Som ett resultat är de mycket mindre benägna att flagga fel celler, sa Reif.

Tekniken kan användas som ett screeningverktyg för att utesluta cancer, vilket kan innebära färre onödiga uppföljningar, eller att utveckla mer riktade cancerbehandlingar med färre biverkningar.

Varje grundelement i deras DNA-krets består av två DNA-strängar. Den första DNA-strängen viks över och parar sig delvis med sig själv för att bilda en hårnålsform. Ena änden av varje hårnål är bunden till en andra DNA-sträng som fungerar som ett lås och tjuder, vikning på ett sådant sätt att det passar ett specifikt cellytprotein som en pusselbit. Tillsammans verkar dessa två strängar för att verifiera att just det proteinet finns på cellytan.

Att leta efter cancer, kretskomponenterna blandas med en persons celler i labbet. Om några celler är översållade med rätt kombination av proteiner, hela kretsen kommer att anslutas. Att lägga till en sträng av "initiator"-DNA gör att en av hårnålarna öppnas, vilket i sin tur utlöser en annan i en kedjereaktion tills den sista hårnålen i kretsen öppnas och cellen lyser.

Testkörningar av enheten i provrör i Reifs laboratorium visade att den kan användas för att upptäcka leukemiceller och för att skilja dem från andra typer av cancer inom några timmar, bara av styrkan av deras glöd.

Enheterna kan enkelt konfigureras om för att detektera olika cellyteproteiner genom att ersätta tjudersträngarna, säger forskarna. I framtiden, Reif planerar att DNA-kretsarna ska släppa en liten molekyl som varnar kroppens immunförsvar att attackera cancercellen.

Tekniken är inte redo för bästa sändningstid än. Forskarna säger att deras DNA-kretsar kräver testning under mer realistiska förhållanden för att säkerställa att de fortfarande flaggar rätt celler.

Men det är ett lovande steg mot att se till att cancerundersökningar och terapier tar reda på rätt gärningsmän.