Jak udowodnić, że Twój pies nie jest człowiekiem? Zajęli się tym naukowcy z Gdańska

Albert jest psem (Canis familiaris), ale nie zdaje sobie z tego sprawy. Co więcej, uwielbia ludzkie jedzenie (i piwo), oglądanie filmów w internecie, spanie w łóżku, choć nie powinien robić tych wszystkich rzeczy. Aby go o tym przekonać, interdyscyplinarny zespół naukowców z Politechniki Gdańskiej, Uniwersytetu Gdańskiego oraz Gdańskiego Uniwersytetu Medycznego, czyli uczelni tworzących Związek Uczelni Fahrenheita, zaprojektował procedurę testową, która pozwala na szybkie wykrycie unikalnego dla ludzi genu DEFB1 w próbce śliny. Rozwiązanie może nie tylko wpłynąć na złe nawyki mopsa Alberta, ale i okazać się przydatne w diagnostyce i medycynie sądowej.

Obecnie stosowane metody, które pozwalają na określenie stężenia ludzkiego genomu wymagają zwykle powielania materiału DNA (np. w reakcji łańcuchowej polimerazy – PCR), co powoduje, że są skomplikowane i czasochłonne, a wynik często zależny od błędu człowieka – podkreślają gdańscy naukowcy w artykule pt. „Multisine impedimetric probing of biocatalytic reactions for label-free detection of DEFB1 gene: How to verify that your dog is not human?” na łamach czasopisma Sensors  & Actuators: B. Chemical (IF=7,1).

– W naszym rozwiązaniu wykorzystujemy elektrochemicznie biosensory składające się z elektrod diamentowych domieszkowanych borem i odpowiednio funkcjonalizowanych, gdzie wykrywanie oparte jest na pomiarze zmian kinetyki procesu elektrodowego na skutek zachodzącej hybrydyzacji DNA – mówi dr hab. inż. Jacek Ryl, prof. PG z Wydziału Fizyki Technicznej i Matematyki Stosowanej oraz opiekun Alberta.

Zastosowanie elektrod diamentowych ma pozwolić na tworzenie platform elektrochemicznych o bardzo wysokim poziomie czułości, dzięki czemu można znacząco zwiększyć nie tylko zakres badanych analitów, ale także podnieść granicę ich wykrywalności. Elektrody takie charakteryzują się również wysoką odpornością chemiczną i są biokompatybilne.

–  Zgodnie z naszą wiedzą, po raz pierwszy przy próbie oznaczenia DNA wykonaliśmy jakościową analizę elektrochemiczną kompleksu struktur makromolekularnych w oparciu o monitoring chwilowych zmian impedancji badanego układu – mówi dr Paweł Niedziałkowski z Wydziału Chemii Uniwersytetu Gdańskiego.

Celem badań był gen beta-defensyny 1 (DEFB1), który koduje peptyd antydrobnoustrojowy związany z odpornością powierzchni nabłonka na kolonizację mikrobiologiczną. To gen, który obecny jest w genomie człowieka i jest specyficzny wyłącznie dla ludzkiego DNA, dlatego może być użyty do rozróżnienia pomiędzy DNA człowieka od DNA innych organizmów.

Nowatorskie podejście do wykrywania ludzkiego DNA zaproponowane przez naukowców z Gdańska może okazać się przydatne w diagnostyce medycznej lub kryminalistyce przy analizie próbek DNA niewiadomego pochodzenia (obecnie korzysta się z testów na przeciwciała z płynów ustrojowych człowieka lub wykonuje testy PCR wykrywające ludzkie DNA).

Członkowie zespołu badawczego: dr Paweł Niedziałkowski (Wydział Chemii UG), dr hab. inż. Jacek Ryl, prof. uczelni (Wydział Fizyki Technicznej i Matematyki Stosowanej PG), dr inż. Joanna Wysocka (w trakcie pisania artykułu Wydział Chemiczny PG, obecnie Instytut Biologii i Medycyny Molekularnej), prof. dr hab inż. Tadeusz Ossowski (Wydział Chemii UG), dr hab. inż. Paweł Ślepski, prof. uczelni (Wydział Chemiczny PG),  dr hab. inż. Robert Bogdanowicz, prof. uczelni (Wydział Elektroniki, Telekomunikacji i Informatyki PG), dr inż. Michał Sobaszek (WETI PG), dr Joanna Charmier-Ciemińska (Pracowania Biologii i Genetyki Sądowej, GUMed), dr Łukasz Burczyk (Wydział Chemiczny PG), dr Anna Wcisło (Wydział Chemii UG).