EPFL’li bilim insanları, küçük molekülleri tespit etmek için aptamerlerin kullanımını yenilikçi bir şekilde yeniden tasarladı.
Aptamerlerin Rolü ve Yeni Yaklaşım
EPFL’deki Kimyasal Nanoteknoloji Laboratuvarı (CHEMINA) bilim insanları, moleküler sensörlerde kullanılan kısa DNA iplikçikleri olan aptamerlerin hedeflerini nasıl tespit ettiğini yeniden tasarladı. Bu çok yönlü algılama yöntemi, hormonlar ve nörotransmitterler gibi küçük moleküller için hızlı testler geliştirilmesine olanak tanıyabilir.
Geleneksel olarak, aptamer tabanlı sensörler, hedef molekülü tanıyıp varlığını bildirmek için tek bir aptamer kullanıyordu. Ancak yeni yöntemde, iki aptamer bu görevi paylaşarak moleküler tanıma mimarisini yeniliyor.
Sandviç Testleri ve Küçük Moleküller
Sandviç testleri, evde kullanılan COVID testleri gibi lateral akış testlerinin arkasındaki moleküler algılama teknolojisidir. Bu testlerde, bir örnek test şeridine damlatıldığında, dedektör antikorları ile birleşerek viral proteinleri tespit eder. Ancak küçük moleküller, iki farklı bağlanma yeri gerektirmediği için daha karmaşık algılama teknolojilerine ihtiyaç duyar.
EPFL araştırmacıları, yalnızca bir ‘birincil’ aptamerin küçük bir moleküle bağlanmasını sağlayarak bu sorunu aşmayı başardı. Ardından, bu birincil aptamerin bağlı halinin şeklini tanıyan ‘ikincil’ aptamerler geliştirildi.
Çalışmanın Detayları
Çalışma, serotonin, dopamin, testosteron ve deoksikortikosteron 21-glukozid (DOG) gibi dört küçük molekülü tespit etmek için mevcut aptamerlerin kullanımını içeriyordu. İlk olarak, dört birincil aptamer hedefleri ile bağlanmasına izin verildi. Daha sonra, birincil aptamerin bağlı durumundaki şekline bağlanacak DNA dizilerini tanımlamak için milyarlarca DNA dizisi tarandı.
Serotonin, testosteron ve DOG için ikincil aptamerler tanımlandı ve bu dizilerin birincil aptamerlerle spesifik olarak bağlandığı doğrulandı. Kanıt niteliğinde, gözle görülebilir sonuçlar veren bir lateral akış testi geliştirdiler.
Gelecek Hedefleri ve Uygulama Alanları
Gelecekte, ekip testin hassasiyetini artırmayı ve aptamerlerin bağlanma etkileşimlerinin gücünü geliştirmeyi hedefliyor. Ayrıca, dopamin için ikincil bir aptamerin neden tanımlanamadığını araştırıyorlar. İki katmanlı tanıma, moleküler bilgisayarlama sistemlerinde de kullanılabilir, burada bağlanma olayları basit mantık fonksiyonlarını gerçekleştirmek için ikili anahtarlar gibi işlev görebilir.
CHEMINA laboratuvarı başkanı Nako Nakatsuka, “Aptamerlerin bir molekülün durumunu tanımasına izin vererek, DNA tabanlı sistemlerin tespit edebileceği alanı genişletiyoruz,” diyor.
