Tester för att identifiera genetiska variationer mellan individer, som kan användas för att utveckla exakt riktade läkemedelsterapier, är ett aktuellt fokus inom det framväxande området farmakogenomik. A*STAR-forskare har nu utvecklat och patenterat en skräddarsydd och elegant nanosond för att bedöma känsligheten för läkemedlet warfarin.

För att utveckla nanosonden, Jackie Ying vid A*STAR Institute of Bioengineering and Nanotechnology och medarbetare i Singapore, Taiwan och Japan utarbetade en relativt enkel procedur som använder standard laboratorieutrustning och lätt kan anpassas för andra genetiska tester.

"Vår metod är snabbare, mer kostnadseffektiva och mer exakta än befintliga alternativ, säger Ying.

Yings metod upptäcker genetiska variationer som kallas single-nucleotide polymorphisms (SNPs) som skiljer sig endast i en enkel-nukleotid byggsten av DNA. När det gäller warfarin – det vanligast föreskrivna antikoagulantia – finns det SNP-skillnader i specifika delar av genomet som indikerar om en patient kommer att tolerera läkemedlet eller drabbas av allvarliga biverkningar.

Forskarna använde guldnanopartiklar fästa vid korta sektioner av DNA som binder till specifika komplementära sekvenser av DNA genom basparningen som håller ihop dubbelsträngat DNA. Dessa nanosonder exponerades för fragment av DNA som hade klippts ut och amplifierats från en patients genom.

Nanosonderna är initialt rosa på grund av ytplasmoniska effekter som involverar krusningar av elektrisk laddning. När de analyseras, om sonderna inte binder till DNA-fragmenten, de aggregerar och blir färglösa vid exponering för en saltlösning. Om de binder till målet, de kommer inte att aggregera utan förblir rosa tills de värms upp till en "smälttemperatur" vid vilken basparningen avbryts och DNA-strängarna i sonden och genomfragmenten separeras. För fall av partiell komplementaritet - där fragmenten är felmatchade av en enda nukleotid - sänks smälttemperaturen med en mängd beroende på nivån av felparning. Detta gör att SNP:er kan detekteras genom deras olika smälttemperaturer.

Den resulterande färgförändringen är lätt synlig för det mänskliga ögat men kan också utvärderas automatiskt (se bild). Systemet kan också skilja mellan homozygota genotyper (där en person bär samma SNP på varje medlem av ett kromosompar) och heterozygota genotyper (där en person bär olika SNP på varje kromosom).

"Det patenterade warfarin testkitet är tillgängligt för kommersialisering eller licensiering, " säger Ying. "Vi har utvecklat och validerar analyskit för flera andra tillämpningar inom patogendetektion, farmakogenomik och screening av genetiska sjukdomar."