Forskere fra University of California i USA har opfundet en bioelektronisk chip, som kan afsløre syge gener på minutter. Chippen kombinerer de særlige elektriske egenskaber i stoffet grafen med den såkaldte CRISPR-teknik, som forskere bl.a. bruger til at indsætte gener i organismer med.
CRISPR fungerer ved hjælp af klippemolekylet Cas9, som kan genkende præcis den sekvens i dna’et, som er skyld i, at et gen ikke fungerer. Det sker ved, at forskerne forsyner Cas9 med et stykke såkaldt guide-rna, som passer til den sekvens, forskerne ønsker at finde.
Elektroder registrerer syge gener
Biochippen er bygget af et lag af grafen, som er forbundet med to elektroder, der løbende måler den elektriske modstand i materialet. På grafenlaget ligger der et lag af Cas9-molekyler, som er designet til at lede efter et bestemt sygt gen.
Ud fra en enkelt dna-prøve kan en ny biochip påvise gener for fx blodsygdommen seglcelleanæmi og muskelsygdommen DMD.
Det eneste, forskerne herefter skal gøre, er at sprøjte en dna-prøve fra en patient på chippen. Cas9-molekylet begynder herefter at skanne prøvens dna-strenge, og i det øjeblik molekylet møder og genkender det syge gen, udløses en lille elektrisk impuls, som ændrer den elektriske ledningsevne i grafenen.
Ændringen registreres af elektroderne, og forskerne ved derfor, at det syge gen er til stede i dna-prøven.
Klippemolekyle føler sig frem til syge gener
DNA-strengen åbnes og skannes
Klippemolekylet Cas9 (lilla) trækker dna-strengen ind gennem sig og åbner den. Molekylet er forsynet med et stykke såkaldt guide-rna, som sammenlignes med dna-strengen.
Klippemolekylet finder et match
Når Cas9 møder det syge gen, passer den åbne dna-streng perfekt sammen med rna-strengen. Matchet udløser en lille elektrisk impuls i Cas9-molekylet.
Grafenen ændrer elektrisk modstand
Impulsen fra Cas9 forplanter sig til den fintfølende grafen, som ændrer sin elektriske ledningsevne. Ændringen registreres af elektroder, som er forbundet til grafenen.
CRISPR-chippen kan dermed nå frem til et resultat meget hurtigere end de metoder, lægerne bruger i dag.
Normalt er det nødvendigt først at bruge den såkaldte PCR-teknik til at kopiere det dna, som skal undersøges, millioner af gange, før det kan skannes for bestemte gener. Den proces kræver både tid og dyrt udstyr.
Se, hvordan chippen afslører sygdomme i videoen:
Forskerne bag CRISPR-chippen mener, den ret let kan udbygges, så den kan søge efter flere forskellige syge gener i den samme dna-prøve.
Foreløbig har de afprøvet chippen på dna-prøver fra patienter med genetiske mutationer, som er skyld i blodsygdommen seglcelleanæmi og muskelsygdommen DMD.
Chippen kan i fremtiden gøre det lettere at opdage den slags syge gener tidligt, så patienterne kommer hurtigere i behandling, end det sker i dag – måske endda før de fysiske symptomer viser sig.