Гены, подавляющие опухоли, могут быть деактивированы присоединением метильной группы к определенной последовательности ДНК — цитозину рядом с гуанином — в их промоторной области. Метильная группа предотвращает использование гена в качестве матрицы для синтеза белка и снижает способность клетки контролировать собственную пролиферацию.Существует несколько хорошо зарекомендовавших себя химических методов для обнаружения такого метилирования ДНК, но они дороги, требуют много времени и зависят от лабораторных знаний. Поэтому Шин и его коллеги исследовали прямые физические методы в качестве альтернативы.
Они сосредоточились, в частности, на кремниевых микрокольцевых резонаторах, которые усиливают свет на определенных резонансных частотах. Резонаторы, разработанные исследователями, являются очень чувствительными детекторами сдвига частоты света, в том числе сдвига, который происходит, когда метильная группа присоединяется или отделяется от ДНК.Шин и его сотрудники протестировали способность кремниевых микрокольцевых резонаторов различать метилированные и неметилированные формы генов, которые, как известно, вызывают рак в клетках мочевого пузыря. Они создали отдельные ДНК-зонды для захвата той или иной формы, когда они пропускали раствор генов, амплифицированный полимеразной цепной реакцией, через силиконовый чип, к которому были прикреплены зонды.
Резонаторы четко различали формы в течение пяти минут. Более того, этот метод позволил команде количественно оценить плотность метилирования, что означает, что методика должна иметь возможность отслеживать изменения в паттернах метилирования.«Наши сенсоры могут быть широко полезны для быстрого и конкретного обнаружения метилирования ДНК в полевых условиях», — говорит Шин.
Он также отмечает, что команда опубликовала несколько исследовательских работ по использованию кремниевых микрокольцевых резонаторов. «Среди методов, которые мы опубликовали, есть новый метод, который может быть интегрирован с датчиком, специфичным для метилирования, для амплификации метилированной ДНК из небольших количеств ДНК», — объясняет он. «Итак, сейчас мы пытаемся создать единую микрожидкостную чип-систему, которая объединяет несколько методов, таких как выделение ДНК, преобразование, амплификация и обнаружение».