V dubnu 2025 vyšel v časopise Small Methods článek představující novou bioanalytickou metodu pro detekci na úrovni jednotlivých molekul. Ta kombinuje DNA nanostruktury s optickým a molekulárním zesílením pro analýzu cílových molekul bez použití enzymatických reakcí a bez obvyklého dělení vzorku. Tento princip tak otevírá cestu k vysoce citlivým a jednodušším diagnostickým testům než nabízejí současná řešení.
Metoda je určena k extrémně citlivé detekci na úrovni jednotlivých molekul DNA nebo proteinů, například důležitých biomarkerů, které se ve vzorcích často vyskytují jen v malých koncentracích. To je například zásadní pro ranou diagnostiku rakoviny pomocí analýzy krve, kde i několik málo cílových molekul může ukazovat na přítomnost vznikajícího nádoru. Tradiční metody sice umí detekovat cílové analyty na úrovni jednotlivých molekul, ale vyžadují použití komplexního postupu na bázi enzymatických reakcí v prostředí, kde je vzorek rozdělen na velké množství miniaturní reaktorů. Tyto aspekty zvyšují technickou složitost a tím i náklady. Nový přístup tyto překážky obchází.
Základem metody je kombinace optického zesílení a speciální řetězové DNA reakce (tCHA – tethered Catalytic Hairpin Assembly), která generuje přímo na povrchu senzoru detekovatelný optický signál. Jakmile je cílová molekula na povrch navázána, spustí řetězovou reakci DNA, která v místě zachycení cílové molekuly vytvoří malý shluk fluorescenčních značek, takže se pod mikroskopem objeví jako jasný bod. Počet značek je možné kontrolovat pomocí nanoskopického flexibilního polymerního linkeru, který definuje perimetr na kterém reakce probíhá a jejíž výsledek lze odečíst.
Druhou klíčovou částí je plasmonicky zesílená fluorescence (PEF – plasmon-enhanced fluorescence). Na povrchu senzoru je generováno zesílené elektromagnetické pole, které lokálně zvýší jas fluorescenčních molekul. Díky tomu lze jednotlivé tCHA reakce snadno zachytit jako dobře oddělené světelné tečky – a každá tečka představuje jednu původní molekulu ve vzorku. Místo složitého vyhodnocování průměrného signálu tak stačí doslova „počítat světelné tečky“.
Autoři ale upozorňují, že jde teprve o začátek. Zatím je poměr zachycených molekul ve srovnání s celkovým množstvím nízký a metodu bude potřeba dále vylepšit. Pokud se tyto výzvy podaří vyřešit, může se metoda stát základem pro mnohem rychlejší, citlivější a jednodušší diagnostické testy i pro běžnou klinickou praxi.
Publikovaný článek naleznete zde: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smtd.202500037