Forskare vid University of California i USA har uppfunnit ett bioelektroniskt chip som kan avslöja sjuka gener inom loppet av några minuter. Chippet kombinerar de speciella elektriska egenskaperna hos ämnet grafen med den så kallade CRISPR-tekniken, som forskare använder bland annat för att sätta in gener i organismer.
CRISPR fungerar med hjälp av klippmolekylen Cas9, som kan känna igen precis den sekvens i dna som gör att en gen inte fungerar. Det sker genom att forskarna förser Cas9 med en bit så kallat guide-rna, som passar till den sekvens man vill hitta.
Elektroder registrerar sjuka gener
Biochippet är uppbyggt av ett lager grafen, som är förbundet med två elektroder, och mäter fortlöpande det elektriska motståndet i materialet. På grafenlagret ligger det ett lager av Cas9-molekyler. De är designade för att leta efter en viss sjuk gen.
I ett dna-prov kan ett nytt biochip påvisa gener för exempelvis blodsjukdomen sicklecellanemi och muskelsjukdomen DMD.
Det enda forskarna sedan behöver göra är att spruta ett dna-prov från en patient på chippet.
Cas9-molekylen börjar då skanna provets dna-strängar och när molekylen möter och känner igen den sjuka genen utlöses en svag elektrisk impuls som förändrar den elektriska ledningsförmågan i grafen. Förändringen registreras av elektroderna och forskarna vet därför att den sjuka genen finns närvarande i dna-provet.
Klippmolekyl känner sig fram till sjuka gener
Dna-strängen öppnas och skannas
Klippmolekylen Cas9 drar in dna-strängen i sig och genom sig och öppnar den. Molekylen är försedd med en bit så kallat guide-rna som jämförs med dna-strängen.
Klippmolekylen hittar en match
När Cas9 möter den sjuka genen passar dna-strängen perfekt ihop med rna-strängen. Matchningen utlöser en svag elektrisk impuls i Cas9-molekylen.
Grafenet ändrar elektriskt motstånd
Impulsen från Cas9 fortplantar sig till det känsliga grafenet, som ändrar sin elektriska ledningsförmåga. Ändringen registreras av elektroder på grafenet.
CRISPR-chippet kan därmed nå fram till ett resultat mycket snabbare än med de metoder läkarna använder i dag.
Normalt är det nödvändigt att först använda den så kallade PCR-tekniken för att kopiera det dna som ska undersökas miljontals gånger innan det kan skannas efter vissa gener. Den processen kräver både tid och dyr apparatur.
Se hur chippet avslöjar sjukdomar:
Forskarna bakom CRISPR-chippet menar att det relativt lätt kan byggas ut så att det kan söka efter flera olika sjuka gener i samma dna-prov.
Hittills har de testat chippet på dna-prover från patienter med mutationer som leder till blodsjukdomen sicklecellanemi och muskelsjukdomen DMD.
Chippet kan i framtiden göra det lättare att upptäcka den sortens sjuka gener tidigt så att patienterna får behandling snabbare än i dag – kanske redan innan symptomen upptäcks.