MITs DNA-Sensor erkennt HPV oder HIV für weniger als ein Dollar
Das MIT hat einen DNA-Sensor entwickelt, der durch Spannungsänderungen HPV- und HIV-Infektionen erkennen kann. Der Sensor ist haltbar und preisgünstig.
Der elektrochemische DNA-Sensor des MIT ist klein und einfach aufgebaut.
(Bild: Ariel Furst u. a.)
Wissenschaftlern des Massachusetts Institute of Technology (MIT) ist es gelungen, einen robusten Einweg-DNA-Sensor zu entwickeln, der in der Lage ist, Humane-Papilloma- und HI-Viren zu erkennen. Die Anwendung ist denkbar einfach und kann zu Hause durchgeführt werden. Die Produktionskosten eines Sensors betragen rund 50 US-Cent.
Elektrochemische Sensoren erkennen Krankheiten durch Stromveränderungen, wenn ein Zielmolekül mit einem Enzym interagiert. Das Problem bei solchen Sensoren ist, dass sie ohne Kühlung nicht besonders lange haltbar sind und damit lediglich in Laboren und Praxen, nicht aber zu Hause, eingesetzt werden können. Denn diese Sensoren nutzen ein DNA-spaltendes Enzym aus dem CRISPR-Geneditierungssystem (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats), deren DNA-Beschichtung schnell zerfällt und deshalb gekühlt werden muss.
Der elektrochemische Sensor des MIT verwendet einen Streifen Goldblatt, der mit DNA beschichtet und auf Kunststoff laminiert ist, wie aus der Studie "Polymer Coating for the Long-Term Storage of Immobilized DNA" hervorgeht, die in ACS Sensors erschienen ist. Die DNA ist dabei mittels des schwefelbasierten Moleküls Thiol verankert. Die Forscher haben die DNA-Beschichtung durch eine kostengünstige Polymerschicht aus Polyvinylalkohol (PVA) geschützt, sodass sie auch bei hohen Temperaturen von maximal 65 °C bis zu zwei Monate lang hält. Der Sensor kann aufgrund der längeren Haltbarkeit deshalb auch zur Selbstdiagnose zu Hause eingesetzt werden.
Für die Selbstdiagnose zu Hause
Der elektrochemische Sensor erkennt genetisches Material von Viren wie etwa Humane Papillomaviren (HPV) und HIV mittels einer programmierbaren Leit-RNA. Diese ist mit Cas12 verbunden. Dabei handelt es sich um ein Enzym, das mit CRISPRs Cas9 verwandt ist. Ist das Zielmolekül vorhanden, wird Cas12 aktiv und spaltet die umgebene DNA inklusive der DNA-Stränge auf dem Sensor. Durch die Aufspaltung verändert sich ein elektrisches Signal, das mit einem Gerät mit der Bezeichnung Potentiostat ausgelesen werden kann. Dadurch kann das Vorhandensein des Zielgens bestätigt oder eben nicht bestätigt werden.
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Die Anwendung des Tests ist einfach. Es reicht aus, etwa Speichel oder Nasenabstriche auf den Sensor aufzutragen, um beispielsweise HPV oder HIV nachzuweisen. Auch andere, neue Infektionskrankheiten können mit angepassten Sensoren erfasst werden, schreiben die MIT-Forscher.
Die Sensoren sind schon bereit für die Anwendung. Das MIT will sie nun für einen breiten Feldtest über das MIT-Start-up delta v an Probanden ausliefern. Die sollen dann die Sensoren unter realen Bedingungen zu Hause erproben. Aufgrund der Haltbarkeit der Sensoren können sie ohne Kühlkette versendet werden.
(olb)
