Labelvrije fluorosensor detecteert enteroviraal RNA met hoge selectiviteit en gevoeligheid

In een belangrijke vooruitgang hebben onderzoekers van het Nanoscience Center (NSC) aan de Universiteit van Jyväskylä, Finland, een innovatieve, labelvrije ratiometrische fluorosensor onthuld die is ontworpen voor de selectieve en gevoelige detectie van enteroviraal RNA. Het onderzoek belooft nog meer geavanceerde en effectieve detectiemethoden te leveren, waardoor het belang van interdisciplinaire samenwerking bij het aanpakken van wereldwijde gezondheidsuitdagingen wordt versterken.

Virussen vormen een ernstige bedreiging voor de wereldwijde gezondheid, zoals blijkt uit recente pandemieën. Vroege detectie en identificatie zijn cruciaal voor het voorkomen van nieuwe uitbraken. Traditionele detectiemethoden, hoewel effectief, missen vaak de mogelijkheid om ruimtelijke informatie te geven over het vrijgeven van virusgenoom.

“Deze interdisciplinaire inspanning, het combineren van expertise uit biologie, chemie en fysica, markeert een belangrijke vooruitgang in virale detectietechnologie. We hebben een verbeterde ratiometrische fluorosensor ontwikkeld met behulp van koolstofstippen (cds) gefunctionaliseerd met sonde (single gestrand complementaire oligonucleotide -fragment) en ethidium (eb), voor detectie van enteroviral,” voor detectie van enteroviral, “voor detectie van en enteroviral,”. Toppari van de Universiteit van Jyväskylä.

Het papier is gepubliceerd in het dagboek Koolstof.

Innovatieve ratiometrische fluorosensor voor virale detectie

Fluorescerende nanodeeltjes zijn naar voren gekomen als krachtige hulpmiddelen voor het detecteren van bioanalyt, waarbij CD’s voorop lopen vanwege hun eenvoudige synthese, uitzonderlijke fotostabiliteit, instelbare fotoluminescentie, uitstekende waterige oplosbaarheid, biocompatibiliteit en veelzijdige oppervlaktefunctionaliteiten voor ligandconjugatie. Deze unieke eigenschappen positioneren cd’s als een game-wisselaar op het gebied van biosensing.

“Deze zogenaamde gefunctionaliseerde sensor (FUNC-sensor), waar CD’s worden gefunctionaliseerd, dwz covalent gebonden met de sonde overtreft duidelijk de meer traditionele benadering van niet-gefunctionaliseerde sensor (niet-FUNC-sensor) die een eenvoudige mengeling is van CDS, sonde en EB,” legt artsonderzoeker Amar Raj van University of Jyväskylä.

In beide sensoren veranderde de aanwezigheid van doel -DNA, hybridisatie met de sonde, verbeterde EB -fluorescentie, terwijl CD -fluorescentie enigszins veranderde als gevolg van elektronenoverdracht, waardoor ratiometrische detectie mogelijk was en ultrasgevoelig was.

“De niet-FUNC-sensor vertoonde een lagere gevoeligheid met doel-DNA en was niet effectief met echte enterovirale RNA-monsters, terwijl de FUNC-sensor een hogere gevoeligheid vertoonde met DNA en reëel viraal RNA, wat een duidelijk verbeterde selectiviteit vertoonde,” merkt postdoctoraal onderzoeker Abhishek Pathak op. Hij werkte eerder als postdoctoraal onderzoeker aan de Universiteit van Jyväskylä.

De superieure prestaties van de FUNC -sensor worden toegeschreven aan verbeterde ladingsoverdracht als gevolg van covalente functionalisatie.

“Our proof-of-principle study highlights the importance of covalent immobilization of the probe for improved electron transfer between CDs and EB and thus enhanced performance and demonstrates the suitability of the Func sensor for practical applications in rapid, real-time and precise in situ detection of viral RNA,” says Professor of Cell and Molecular Biology Varpu Marjomäki from University of Jyväskylä.

In het bijzonder toont het onderzoek aan dat de FUNC-sensor enterovirale RNA-afgifte van de capside in realtime in vitro kan detecteren. “Dit betekent dat de FUNC-sensor kan worden gebruikt als een nieuw viraal RNA-detectieplatform dat een broodnodige mogelijkheid biedt om realtime virale RNA-uiterlijk tijdens infectie te detecteren”, zegt Marjomäki.

Naar veiliger onderzoek

Dit baanbrekende werk van het onderzoeksteam toont niet alleen een nieuwe methode voor het detecteren van virale RNA, maar werpt ook licht op de ladingsoverdrachtsmechanismen tussen fluoroforen. Voortbouwend op dit succes, werkt het onderzoeksteam nu om het systeem robuuster te maken door de potentieel gevaarlijke kleurstof ethidiumbromide te vervangen door de veel veiliger, minder cytotoxische biocompatibele kleurstoffen.

“Deze verbetering zal de veiligheid en werkzaamheid van in vivo virale RNA -detectie verder verbeteren”, zegt Pathak.