Pies, jaki jest, każdy widzi? Mops Albert pomógł w badaniach DNA gdańskich naukowców

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. Udział wziął w niej również mops Albert, należący do jednego z badaczy, którego z przeciętnym Kowalskim łączy bardzo wiele, m.in. słabość do jedzenia, oglądania telewizora i wylegiwania się w łóżku.

Pies przysłużył się w badaniach i chociaż nie jest powiedziane, że uda się wykorzenić jego niepożądane nawyki, to z pewnością odkrycie to może okazać się przydatne w kryminalistyce i medycnie sądowej przy analizie próbek dna nieznanego pochodzenia.

- Albert ucieszył się na myśl, że może pomóc nam w naszej pracy i z zapałem dostarczył materiału do badań - mówi Jacek Ryl, dr hab. inż. Jacek Ryl, prof. uczelni (Wydział Fizyki Technicznej i Matematyki Stosowanej PG), a prywatnie właściciel mopsa. - Jest też bardzo zżyty z członkami Zespołu. Jednocześnie, zależało nam na trochę bardziej humorystycznym ujęciu podjętego problemu badawczego, chcąc zaciekawić problemem szerszą grupę odbiorców. Udało się. W efekcie, Albert stał się głównym bohaterem opublikowanego artykułu.

Oczywiście, w celu pełnej weryfikacji zaproponowanej przez naukowców metodyki pomiarowej zbadano materiał genetyczny różnego pochodzenia.

- Nasz własny (na szczęście okazało się, że jesteśmy ludźmi), jak również innych zwierząt domowych i gospodarczych - żartuje naukowiec. - Mieliśmy próbki pochodzące od kotów (Ruzi i Burkota), świnek morskich, kur, gęsi i kaczek.

Czy w przypadku Alberta zrobiono wyjątek od zakazu wstępu zwierząt na Politechnikę Gdańską?

- Albert niezbyt przepada za laboratoriami, prawdopodobnie dlatego, że naukowcy w kitlach kojarzą mu się z weterynarzami - tłumaczy badacz. - Dlatego nie ubiegaliśmy się o specjalne wyjątki dla niego. Nasz test może być przeprowadzony na podstawie próbki śliny, a tę mogliśmy pobrać w dowolnym miejscu i przewieźć do laboratorium. Albert odwiedził PG wyłącznie raz, gdzie odbył sesje zdjęciową na Dziedzińcu przed Gmachem Głównym. Podobało mu się, ale zdecydowanie bardziej preferuje łąkę i las!

- Sensory elektrochemiczne wymagają stworzenia oddziaływania chemicznego między materiałem sensora a badanym DNA - tłumaczy Jacek Ryl. - Aby przeprowadzić detekcję materiału genetycznego należy najpierw odpowiednio zmodyfikować powierzchnię sensora określoną sekwencją nukleotydów w nici DNA. W przypadku gdy dojdzie do reakcji dwóch komplementarnych łańcuchów DNA można to wykryć przez pomiar charakterystyki elektrycznej sensora.

Technika opracowana przez naukowców bazuje na dodatkowym wytrącaniu sensora z warunków równowagowych i monitoringu jego impedancji, dzięki czemu możliwe jest oznaczenie różnic w mierzonym sygnale, niedostępnych klasycznie.

- Tym samym częściowo eliminuje się główną wadę tego typu sensorów – ich niską selektywność - dodaje badacz. - Za pomocą sensorów elektrochemicznych można w podobny sposób wykrywać także inne związki: enzymy, białka ale również np. wirusy (w tym SARS-CoV-2). Takie czujniki stają się powoli komercyjnie dostępne, również na polskim rynku. Ich podstawową zaletą jest bardzo krótki czas pomiaru oraz niski limit detekcji.

Pełne zweryfikowanie skuteczności testu i jego wdrożenie wymaga dalszych prac, jednak jak zapewnia profesor - już teraz wyniki dowodzą, że kierunek jest właściwy.

- Nasze badania zostały dofinansowane przez Narodowe Centrum Nauki (projekt OPUS: Elektrochemiczny Au-Minecraft: nowe podejście do budowy systemów biosensoryki impedancyjnej) - mówi Jacek Ryl.

Jak podkreśla - obecnie stosowane metody są skomplikowane i czasochłonne, a wynik często jest zależny od błędu człowieka. Nowa metoda nie tylko przyśpiesza, ale i znacząco podnosi granicę wykrywalności.

- To pytanie zależy od skali - mówi naukowiec. - W odniesieniu do oznaczania obecności materiału genetycznego złotym standardem są testy PCR. W przypadku produkcji masowej sensorów elektrochemicznych ich jednostkowy koszt w porównaniu do obecnie wykorzystywanych narzędzi jest zdecydowanie niższy. Zastosowanie tego rozwiązania wymaga inwestycji nie tylko w samą technologię produkcji czujników lecz również jednorazowo w infrastrukturę do wykonywania testów.

- Naturalnie szybki czas do uzyskania wyników (około 10 min) oraz bardzo niski limit detekcji są głównymi zaletami naszego podejścia oraz generalnie sensorów elektrochemicznych, pozwalając na ich szerokie wykorzystanie chociażby w profilaktycznych badaniach przesiewowych etc. - podkreśla.

Wpływ na opracowanie nowej metody badawczj mieli 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 Biotechnologii 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).

- W zespole mamy również Bazyla, młodszego brata Alberta, który jest trochę zazdrosny o jego sławę - dodaje profesor. - Zastanawiamy się więc, w jaki sposób i jego możemy włączyć do naszych badań.