Test per l'identificazione delle variazioni genetiche tra gli individui, che può essere utilizzato per sviluppare terapie farmacologiche mirate, sono un focus attuale nel campo emergente della farmacogenomica. I ricercatori di A*STAR hanno ora sviluppato e brevettato una nanosonda personalizzata ed elegante per valutare la sensibilità al farmaco warfarin.

Per sviluppare la nanosonda, Jackie Ying dell'A*STAR Institute of Bioengineering and Nanotechnology e collaboratori a Singapore, Taiwan e il Giappone hanno ideato una procedura relativamente semplice che utilizza apparecchiature di laboratorio standard e può essere facilmente adattata per altri test genetici.

"Il nostro metodo è più veloce, più conveniente e più accurato rispetto alle alternative esistenti, "dice Ying.

Il metodo di Ying rileva variazioni genetiche note come polimorfismi a singolo nucleotide (SNP) che differiscono solo per un blocco costitutivo del DNA a singolo nucleotide. Nel caso del warfarin, l'anticoagulante più frequentemente prescritto, ci sono differenze di SNP in parti specifiche del genoma che indicano se un paziente tollererà il farmaco o subirà gravi effetti collaterali.

I ricercatori hanno utilizzato nanoparticelle d'oro attaccate a brevi sezioni di DNA che si legano a specifiche sequenze complementari di DNA attraverso l'accoppiamento di basi che tiene insieme il DNA a doppio filamento. Queste nanosonde sono state esposte a frammenti di DNA che erano stati tagliati e amplificati dal genoma di un paziente.

Le nanosonde sono inizialmente rosa a causa degli effetti plasmonici superficiali che comportano increspature di carica elettrica. Quando analizzato, se le sonde non si legano ai frammenti di DNA, si aggregano e diventano incolori per esposizione a una soluzione salina. Se si legano al bersaglio, non si aggregheranno ma rimarranno rosa fino a quando non saranno riscaldati a una "temperatura di fusione" alla quale l'appaiamento di basi viene interrotto e i filamenti di DNA della sonda e i frammenti del genoma si separano. Per i casi di complementarietà parziale, in cui i frammenti sono disadattati da un singolo nucleotide, la temperatura di fusione viene abbassata di una quantità che dipende dal livello di disadattamento. Ciò consente di rilevare gli SNP attraverso le loro diverse temperature di fusione.

Il cambiamento di colore risultante è facilmente visibile all'occhio umano ma può anche essere valutato automaticamente (vedi immagine). Il sistema può anche distinguere tra genotipi omozigoti (dove una persona porta lo stesso SNP su ciascun membro di una coppia di cromosomi) e genotipi eterozigoti (dove una persona porta SNP diversi su ciascun cromosoma).

"Il kit di test brevettato del warfarin è disponibile per la commercializzazione o la licenza, " afferma Ying. "Abbiamo sviluppato e stiamo convalidando kit di test per diverse altre applicazioni nel rilevamento di agenti patogeni, farmacogenomica e screening delle malattie genetiche”.