En diagnostisk "cocktail" som innehåller en enda droppe blod, en droppe vatten, och en dos DNA-pulver med guldpartiklar kan innebära snabb diagnos och behandling av världens ledande sjukdomar inom en snar framtid. Cocktaildiagnostiken är en egenodlad brygd som utvecklas av University of Torontos Institute of Biomaterials and Biomedical Engineering (IBBME) doktorand Kyryl Zagorovsky och professor Warren Chan som kan förändra hur infektionssjukdomar, från HPV och HIV till malaria, är diagnostiserade.
Och det handlar om samma teknik som används i receptfria graviditetstester.
"Det har lagts stor vikt vid att utveckla enkel diagnostik, " säger IBBME-professor och Canada Research Chair in Nanobiotechnology, Warren Chan. "Frågan är, hur gör du det enkelt, tillräckligt bärbar?"
Den senaste vinnaren av NSERC E.W.R. Steacie Memorial Fellowship, Professor Chan och hans labb studerar nanopartiklar:i synnerhet, användningen av guldpartiklar i storlekar så små att de mäts i nanoskala. Chan och hans grupp arbetar med att skräddarsy nanopartiklar för att rikta in och belysa cancerceller och tumörer, med potential att en dag kunna leverera läkemedel till cancerceller.
Men det är en studie som nyligen publicerades i Angewandte Chemie det väcker några intressanta frågor om framtiden för denna relativt nya vetenskapsgräns.
Zagorovskys snabba diagnostiska biosensor gör att tekniker kan testa för flera sjukdomar samtidigt med ett litet prov, och med hög noggrannhet och känslighet. Biosensorn förlitar sig på guldpartiklar på ungefär samma sätt som ditt genomsnittliga graviditetstest. Med ett graviditetstest, guldpartiklar gör testfönstret rött eftersom partiklarna är kopplade till ett antigen som upptäcker ett visst hormon i urinen hos en gravid kvinna.
"Guld är det bästa mediet, " förklarar Chan, "för att det är lätt att se. Det avger en väldigt intensiv färg."
För närvarande kan forskare rikta in sig på den särskilda sjukdom de letar efter genom att länka guldpartiklar med DNA-strängar:när ett prov som innehåller sjukdomsgenen (dvs. malaria) är närvarande, det klumpar ihop guldpartiklarna, gör provet blått. Istället för att klumpa ihop partiklarna, Zagorovsky doppar ner guldpartiklarna i en DNA-baserad enzymlösning (DNA-zym) som, när sjukdomsgenen introduceras, "klippa" DNA från guldpartiklarna, gör provet rött.
"Det är som en sax, "Zagorovsky förklarar, "och målgenen aktiverar saxen som skär DNA -länkarna som håller ihop guldpartiklar."
Fördelen är att mycket mindre av genen behöver vara närvarande för att lösningen ska visa märkbara färgförändringar, förstärkande detektering. Ett enda DNA-zym kan klippa upp till 600 "länkar" mellan målgenerna.
Bara en enda droppe från ett biologiskt prov som saliv eller blod kan potentiellt testas parallellt, så att flera sjukdomar kan testas i en sittning.
Men teamet har också visat att de kan omvandla testlösningen till ett pulver, gör det lätt och mycket lättare att frakta än lösningar, som försämras med tiden. Pulver kan lagras i flera år åt gången, och ger hopp om att tekniken kan utvecklas till effektiv, billig, receptfria tester för sjukdomar som HIV och malaria för utvecklingsländer, där tillgång till bärbar diagnostik är en nödvändighet.
"Vi har nu satt ihop alla bitar, säger Chan.
