Российские ученые создали уникальные ДНК-сенсоры на основе красителя акридинового желтого. Благодаря его специфическому взаимодействию с молекулами ДНК можно будет выявлять даже небольшие количества низкомолекулярных и трудно определяемых молекул, например антибиотиков. При этом на точность анализа не влияют часто мешающие стабилизаторы лекарственных форм и белки пациента.

Результаты работы, выполненной при поддержке гранта Президентской программы Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Sensors.

ДНК-сенсоры — перспективные системы для определения молекул, способных связываться с нуклеиновой кислотой или повреждать ее. Особенно они важны для выявления противораковых препаратов: цитостатики, подавляющие рост опухолевых клеток, чрезвычайно токсичны не только для дефектных, но и для нормальных клеток. В процессе лечения необходимо контролировать содержание лекарства в биологических жидкостях пациента, чтобы не нанести непоправимый вред его здоровью новой дозой препарата.

ДНК-сенсор представляет собой подложку из проводящего материала (электрод), на которую нанесены модификаторы и, собственно, ДНК. Нуклеиновые кислоты могут вступать в реакции с молекулами, содержащимися в анализируемых образцах, при этом меняются окислительно-восстановительные свойства модификатора — так можно понять, что ДНК взаимодействует с антибиотиком в растворе образца.

«Когда мы определяем крупные молекулы вроде белков, сигнал будет высоким, но порой приходится работать и с низкомолекулярными соединениями, которые незначительно влияют на свойства системы. В таких случаях приходится усложнять как протокол создания ДНК-сенсора, так и протокол измерения», — рассказывает Татьяна Куликова, кандидат химических наук, сотрудник лаборатории биоэлектрических и биосенсорных исследований Казанского федерального университета.

Сотрудники Казанского федерального университета (Казань) и Уральского федерального университета (Екатеринбург) предложили нанести на стеклоуглеродный электрод частички углеродной черни («сажи») для увеличения площади его рабочей поверхности и краситель акридиновый желтый, а затем молекулы ДНК. Свое устройство они использовали для определения антибиотика доксорубицина, который встраивается между цепочками ДНК.

Нанесение модификатора на электрод / ©Татьяна Куликова

Сенсор смог обнаружить наномолярные концентрации вещества, при этом ему не мешало присутствие белков плазмы и стабилизаторов лекарственных форм, которые могут ухудшить результаты анализа из-за протекания побочных реакций. Объединение молекул акридинового желтого позволило повысить чувствительность определения взаимодействия доксорубицина с ДНК.

«Мы впервые использовали этот краситель в составе ДНК-сенсора, и было важно продемонстрировать сам факт его работы в качестве модификатора поверхности. Это позволило определять очень малые концентрации доксорубицина, но при этом не требовало сложной процедуры модификации сенсора. Система многообещающая, и в рамках проекта мы продолжим ее улучшать», — подводит итог руководитель проекта РНФ Анна Порфирьева, кандидат химических наук, доцент кафедры аналитической химии Казанского федерального университета.