Исследователи из Корейского института материаловедения представили оптический биосенсор, способный обнаруживать микроскопические следы ДНК раковых клеток в крови — еще до появления симптомов заболевания. Разработка может стать основой для принципиально нового подхода к ранней диагностике рака, благодаря высокой чувствительности, скорости анализа и использованию искусственного интеллекта. Работа опубликована в журнале Advanced Science.
Когда в организме начинают развиваться опухоли, в крови появляются крошечные участки измененной ДНК — так называемая метилированная ДНК. Однако на ранних стадиях ее концентрация слишком мала для фиксации с помощью обычных биосенсоров. Команда доктора Хо Санг Джона решила эту проблему, объединив светочувствительные наноматериалы с ИИ-алгоритмами.
Биосенсор использует плазмонные материалы, усиливающие оптические сигналы более чем в 100 миллионов раз при взаимодействии со светом. Это позволяет зафиксировать даже 25 фемтограмм метилированной ДНК в миллилитре крови — в 1000 раз чувствительнее традиционных методов. Для наглядности: это как растворить 1/25 000 часть сахарного кристалла в капле воды.
Устройство протестировали на образцах крови 60 пациентов с колоректальным раком, добившись 99% точности. Биосенсор не только определил наличие рака, но и четко различал стадии заболевания — от первой до четвертой. При этом анализ требовал всего 100 микролитров крови и занимал не более 20 минут, не требуя сложной подготовки или дорогостоящего оборудования.
Новую технологию можно будет использовать не только в клиниках и лабораториях, но и для домашней диагностики и в переносных устройствах. По словам доктора Джона, в будущем ее планируют применять и для выявления других заболеваний, включая аутоиммунные и неврологические.
Ранее был найден способ лечить болезни печени без операций.