Неинвазивно ръчно устройство разпознава биомаркерите на болестта на Алцхаймер и Паркинсон

Международен екип от изследователи е разработил преносимо неинвазивно устройство, което може да открива биомаркерите на болестите на Алцхаймер и Паркинсон. Биосензорът предава резултатите от теста на лаптоп или смартфон чрез безжична връзка. Устройството е било успешно тествано върху проби от пациенти. То се основава на електрически, а не на химически метод за откриване, което според изследователите го прави по-лесно за използване и по-точно. Учените планират допълнителни тестове с използване на слюнка и урина.

Съвременните методи за изследване на болестите на Алцхаймер и Паркинсон изискват вземане на гръбначен мозък и образни изследвания, включително ядрено-магнитен резонанс. В резултат на това ранното откриване на болестта е трудно, тъй като пациентите отказват инвазивни процедури. Много хора със симптоми на болестта трудно пътуват или нямат достъп до здравни заведения.

Изследователите искат да разработят тест, базиран на електрическа детекция, който да позволява неинвазивно откриване на бета-амилоидните пептиди и тау пептидите (биомаркерите на болестта на Алцхаймер) и на протеините на алфа-синуклеина (биомаркерите на болестта на Паркинсон), особено от слюнка и урина. Устройството предава по безжичен път резултатите от анализите на семейството и лекарите на пациента. За да осъществят това, учените адаптират устройство, разработено по време на Covid-19 пандемията от, за откриване на протеини, специфични за SARS-CoV-2.

Устройството се състои от чип с високочувствителен транзистор, известен като транзистор с ефект на полето (FET). В този случай всеки транзистор е изработен от слой графен с дебелина един атом. Той съдържа и три електрода – сорс и дрейн електроди, свързани с положителния и отрицателния полюс на батерията, за да позволят протичането на ток, и гейт електрод, който регулира количеството ток, протичащо през устройството.

Към устройството е свързана ДНК верига, която действа като сонда и има способността да се свързва с определени протеини, като бета-амилоида, тау протеина или синуклеина. Когато тези амилоиди се свържат с ДНК сондата, наречена апамер, тя променя електрическия ток между двата електрода на устройството. Тази промяна в тока или напрежението е сигнал, който може да се използва за откриване на специалните маркери като амилоиди или протеини, свързани с COVID-19.

Изследователският екип тества устройството с амилоидни протеини, получени от мозъците на починали пациенти с Алцхаймер и Паркинсон. Експериментите показаха, че биосензорите могат да откриват специфичните биомаркери за двете състояния с висока точност, наравно със съществуващите методи. Тестовете ще изискват малък брой проби – само няколко микролитра. Устройството работи правилно дори когато анализираните проби съдържат други протеини. Вярно е, че тау протеините се откриват по-трудно. Но тъй като устройството изследва три различни биомаркера, то може да комбинира резултатите от трите, за да получи надежден общ резултат.

Устройството може да бъде модифицирано, за да открива биомаркерите на други заболявания. Следващите стъпки включват тестване на кръвната плазма и гръбначно-мозъчната течност с устройството, а накрая и тестове на слюнка и урина. Тестовете ще се провеждат в болници и старчески домове. Ако те са успешни, учените планират да кандидатстват за регулаторно одобрение. Крайната цел е устройството да бъде пуснато на пазара до една година.