La scienza ha fatto un passo avanti significativo nello sviluppo di strumenti per la rilevazione degli acidi nucleici, fondamentali per l’identificazione di patogeni responsabili di malattie infettive come il COVID-19. Un gruppo di ricercatori, guidati dall’esperto di nanotecnologia della Southern Methodist University, MinJun Kim, in collaborazione con l’Università del Texas ad Austin, ha introdotto Subak, uno strumento basato sulla nanotecnologia e a basso costo per la rilevazione della digestione nucleasica. Questa innovazione promette di ridurre significativamente i costi delle applicazioni di rilevazione degli acidi nucleici, offrendo un’alternativa più semplice ed economica rispetto alle tradizionali sonde FRET.
Il funzionamento di Subak
Subak utilizza dei nanocluster d’argento fluorescenti per segnalare l’attività enzimatica delle nucleasi, enzimi che degradano gli acidi nucleici come il DNA o l’RNA in frammenti più piccoli. Questi reporter, come dimostrato da uno studio pubblicato sulla rivista Nature Nanotechnology, sono stati programmati per emettere un colore diverso quando vengono digeriti dalle nucleasi, permettendo così di rilevare facilmente la digestione nucleasica.
Subak contro i metodi convenzionali
Subak si presenta come un’alternativa più economica e semplice rispetto ai sistemi basati su FRET, i quali sono ancora ampiamente utilizzati in metodi di rilevazione degli acidi nucleici come la PCR e il DETECTR. Quest’ultimo, in particolare, è un test che si basa sull’enzima CRISPR-Cas per la rilevazione del DNA patogeno. Kim e i ricercatori dell’Università del Texas hanno sostituito con successo la sonda FRET con il reporter Subak nell’assay DETECTR, riducendo notevolmente il costo del test.
L’innovativa nanotecnologia dei reporter Subak
I reporter Subak sono basati su una particolare classe di nanocluster d’argento fluorescenti, composti da 13 atomi d’argento avvolti attorno a un breve filamento di DNA. Questi nanomateriali organici/inorganici hanno dimensioni comprese tra 1 e 3 nanometri e sono troppo piccoli per essere visibili ad occhio nudo. I nanomateriali a questa scala possono essere altamente luminescenti e mostrare colori diversi, trovando applicazione in display televisivi e nel biosensing, come nel caso di Subak.
La natura conveniente dei reporter Subak
Il costo di produzione di un reporter Subak è di soli 1 dollaro per nanomolecola, mentre una sonda FRET, che richiede l’uso di diversi coloranti fluorescenti, costa 62 dollari per nanomolecola. Questa riduzione significativa dei costi potrebbe rivoluzionare il campo della rilevazione degli acidi nucleici, rendendo i test più accessibili ed economici.
Direzioni future e ottimizzazioni
Kim e Madhav L. Ghimire, Postdoctoral Fellow della SMU, hanno lavorato con Yeh per ottimizzare e caratterizzare i nanocluster d’argento DNA/AgNC, aumentando l’intensità della fluorescenza verde e rossa prima e dopo la frammentazione da parte delle nucleasi. La caratterizzazione ha incluso la conferma delle dimensioni, della struttura e della stabilità dei nanocluster in ambienti specifici. L’ottimizzazione di questi rilevatori a basso costo è essenziale per monitorare le loro proprietà di fluorescenza, garantire la stabilità dei nanocluster, controllare dimensioni e struttura e, soprattutto, per migliorare la loro sensibilità e selettività in varie condizioni ambientali, rendendoli più affidabili per scopi di rilevazione.
Oltre a ulteriori test del reporter Subak per la digestione nucleasica, il team vuole anche indagare se possa essere utilizzato come sonda per altri bersagli biologici.
In conclusione, Subak rappresenta un passo avanti significativo nella rilevazione degli acidi nucleici, offrendo un’alternativa economica e semplice che potrebbe avere un impatto notevole sulla diagnosi di malattie infettive e sulla ricerca biomedica in generale.
