Команда доктора Хо Сан Джуна из Корейского института материаловедения (KIMS) создала оптический биосенсор, который улавливает даже ничтожно малые следы ДНК раковых клеток в крови. Это открывает путь к ранней диагностике — рак можно поймать, когда его еще не видно стандартными методами.

Результаты опубликованы в издании Advanced Science.

Обычные «жидкие биопсии» требуют сложных анализов, а здесь все проще: свет и искусственный интеллект. Когда в организме зарождается опухоль, молекулы ДНК в крови меняются — на них появляются метильные метки. В начале болезни таких молекул крайне мало, но новый сенсор чувствует даже 25 фемтограмм метилированной ДНК в миллилитре крови. Для сравнения: это как разглядеть крупинку сахара, растворенную в железнодорожной цистерне воды.

Технология работает так:

• Плазмонные материалы усиливают световой сигнал от молекул ДНК в 100 миллионов раз.
• ИИ анализирует данные без долгих подготовок — результат готов за 20 минут.

Плазмонные материалы — наночастицы (например, золота или серебра), которые при попадании на них света создают «электронные волны». Эти волны усиливают сигналы от молекул, будто увеличительное стекло, фокусирующее солнечный луч.

В испытаниях с кровью 60 пациентов с колоректальным раком точность составила 99%. Даже стадию болезни система определяла без ошибок — от первой до четвертой.

Это не просто ранняя диагностика, — говорит доктор Хо Сан Джун. — Технология покажет, помогает ли лечение, и предскажет развитие болезни.

В планах — адаптация метода для выявления аутоиммунных и неврологических заболеваний.

Главный прорыв — в простоте и скорости. Сегодня для ранней диагностики нужны дорогие ПЦР-анализы или биопсии тканей, а здесь — капля крови и 20 минут. Это может:

• Снизить смертность: многие виды рака излечимы на 1-й стадии, но их поздно обнаруживают.
• Удешевить скрининг: подойдет для поликлиник и домашних тестов.
• Дать онкологам инструмент мониторинга: если после химиотерапии в крови снова появляются метилированные ДНК — болезнь возвращается.

Пока проверено только на одном типе рака (колоректальном). У других видов могут быть иные маркеры — нужны дополнительные исследования. Также неясно, как система поведет себя при хронических воспалениях: иногда они тоже вызывают метилирование ДНК, что может дать ложный результат.

Ранее ученые предложили жидкую биопсию для анализа крови на рак.