تشخیص سرطان با استفاده از نگهبان‌های مولکولی

محققان دانشگاه دوک در آمریکا توانسته‌اند با استفاده از ساختارهایی به نام نانوروبشگرهای «نگهبان مولکولی» (MS) نشانگرهای زیستی سرطان سینه را به صورت چندگانه تشخیص دهند.

این ساختار روبشگرمانند، از یک توالی DNA سنجاقی حلقه‌ای( hairpin-looped توالی خاصی از DNA یا RNA تک‌رشته‌ای که بخشی از آن با بخش دیگر در همان رشته جفت شده و به شکل یک سنجاق موی سر درآمده است) تشکیل شده است که به یک نانوذره نقره با قطر میانگین ۳۰ نانومتر متصل شده است. یک انتهای این روبشگر سنجاقی‌شکل با یک مولکول رنگی که با استفاده از طیف‌سنجی رامان قابل تشخیص است، نشان‌گذاری شده است. انتهای دیگر این روبشگر به نانوذره نقره متصل شده است.

توالی سنجاقی حلقوی به نحوی طراحی شده است که ژن مورد نظر را تشخیص دهد. در غیاب DNA هدف، به دلیل ساختار فضایی این توالی در حالت بسته، نشانگر رامان نزدیک نانوذره فلزی قرار می‌گیرد. تحریک روبشگر MS با استفاده از لیزر، یک میدان الکترومغناطیسی تقویت‌شده قوی روی سطح نانوذرات فلزی ایجاد می‌کند (پلاسمون سطحی) و در نتیجه یک سیگنال قوی از نشانگر رامان منتشر می‌شود که اغلب به نام سیگنال انتشار رامان بهبودیافته سطحی (SERS) نامیده می‌شود.

از سوی دیگر، در حضور توالی DNA هدف، جفت شدن میان این توالی و توالی حلقه بسته اولیه، موجب باز شدن ساختار سنجاقی شکل روی DNA روبشگر شده و این امر باعث دور شدن نشانگر رامان از نانوذره فلزی می‌گردد (حالت باز). چون شدت SERS به مقدار زیادی به فاصله میان نشانگر رامان و نانوذره فلزی بستگی دارد، دور شدن این دو از یکدیگر موجب کاهش شدت سیگنال SERS می‌گردد.

نانوروبشگرهای پلاسمونی نقش «نگهبان‌های مولکولی» را بازی می‌کنند که از طریق روشن و خاموش شدن، حوادث مهمی را که در محلول روی می‌دهد، گزارش می‌کنند. قابلیت چندکاره بودن روبشگرهای نگهبان مولکولی از طریق مخلوط کردن روبشگرهای حاوی نشانگرهای مختلف برای هدفگیری نشانگرهای زیستی مربوط به دو نوع سرطان سینه متفاوت به نام‌های erbB-2 و ki-67 ثابت شد. لازم به ذکر است که اندازه‌گیری‌های SERS را می‌توان بلافاصله پس از انجام واکنش هیبریداسیون (زوج شدن دو رشته DNA) و بدون نیاز به هرگونه مرحله شستشو انجام داد که این امر فرایند ارزیابی چندین ژن متفاوت را به صورت همزمان ساده می سازد.