Forskare har skapat ett system som kan upptäcka och kvantifiera små och sällsynta biologiska molekyler som är viktiga för att upptäcka sjukdomar tidigt.

Vissa molekyler i biologiska vätskor som blod och urin kan vara indikatorer på sjukdom, särskilt om de blir vanligare. Dock, i de tidiga sjukdomsstadierna är dessa ”biomarkörer” sällsynta och kan vara svåra att upptäcka.

Dock, de är svåra att skilja från bakgrunden till så många andra biologiska molekyler i vätskor. Nu, forskare från Institutionen för kemi vid Imperial har uppfunnit ett system som kan identifiera och mäta enskilda biomarkörer i humant serum (vätska från blod) och urin.

Genom att upptäcka viktiga biomarkörer i lägre koncentrationer kan patienter behandlas tidigare för sjukdomar inklusive vissa cancerformer och neurologiska störningar, vilket kan öka överlevnadsgraden.

Deras system, publicerad denna månad i Naturkommunikation , märker biomarkörer av intresse och upptäcker dem med en nanopor - ett hål som är några miljarder meter över som mäter förändringen i elektrisk ström när en molekyl passerar igenom.

Att övervinna falska positiva

Tidigare, laget har använt nanoporer för att upptäcka biomarkörer som små DNA -strängar och enstaka proteiner. Dock, de har mött problem när biomarkörerna är mycket mindre än nanopor, vilket innebär att de fortfarande kan missas av systemet.

Detta gäller särskilt när det finns många andra små molekyler som inte är användbara att upptäcka, vilket betyder att "bruset" uppväger "signalen".

För att övervinna detta, de skapade DNA -bärare - speciella DNA -strängar med sektioner avsedda att upptäcka intressanta biomarkörer. När dessa bärare hittat en biomarkör binder de till den, så att den lättare kan upptäckas av nanoporen.

Dock, DNA -bärarna skulle ibland spontant 'knyta', vrider sig så det verkade som om de var fästa vid en biomarkör. Detta kan skapa "falska positiva" - upptäckter av biomarkörer som inte riktigt fanns där.

Hitta signalen i bruset

Nu, de har förbättrat DNA -bärarsystemet genom att para ihop det med fluorescensdetektering. När DNA -bäraren binder till en biomarkör släpper den en ljusstråle, som berättar för systemet att en biomarkör är ansluten. Den passerar sedan genom nanoporen, där biomarkören läses med sin elektriska signal.

Medförfattare professor Joshua Edel sa:"Vi demonstrerade ett system som kan diskriminera traditionellt svåra biomarkörer som enstaka proteiner direkt i biologisk vätska genom att kvantifiera samtidig elektrisk och optisk detektion. Det är ett enkelt sätt att upptäcka molekyler som är mycket mindre än storleken på nanopore utan förlust av signal till brus. "

"Hela projektet möjliggjordes bara av de unika lagmedlemmarnas unika förmågor och entusiasm, inklusive Shenglin Cai och Dr Jasmine Sze, som alla har mångsidig expertis och bakgrund. "