Aptameeripohjaiset PSA-sensorit

Abstract

Eturauhassyöpä, joka on yksi yleisimmistä etenkin ikääntyvillä miehillä esiintyvistä syövistä, on mahdollista havaita biomarkkerina toimivan prostataspesifisen antigeenin eli PSA:n avulla. Herkät PSA-pitoisuuden määritykset mahdollistavat syövän havaitsemisen ajoissa, mikä parantaa syöpähoitojen vastetta ja laskee menehtymisriskiä. PSA-aptasensorit voisivat toimia yksinkertaisena ratkaisuna PSA:n mittaamiseen seeruminäytteistä. PSA-aptasensorit koostuvat PSA:ta tunnistavasta aptameeristä eli lyhyestä synteettisestä DNA- tai RNA-molekyylistä, muuntajasta ja signaalintuottajasta. Signaalintuottotavan perusteella PSA-aptasensorit voidaan jakaa elektrokemiallisiin ja optisiin sensoreihin, joissa käytetään erilaisia nanomateriaaleja mahdollistamaan ja tehostamaan sensorin toimintaa. Aptasensorien etuina ovat yksinkertaisuus, nopeus, herkkyys ja selektiivisyys. Aptameerien hyödyntäminen vasta-aineiden sijaan vähentää eläinten immunisoimisen tarvetta ja takaa tasalaatuisemmat tuote-erät. Elektrokemialliset PSA-aptasensorit sisältävät impedanssiin, voltammetriaan ja valosähkökemialliseen ilmiöön perustuvat sensorityypit, joiden rakenteelle ominaista ovat hapetus-pelkistysreaktioiden tapahtumapaikkana toimivat elektrodit. Kaikkien elektrokemiallisten sensorien toiminta perustuu elektronien liikkeen aiheuttamaan sähköiseen signaaliin, joka on esimerkiksi mitattava sähkövirta tai potentiaali ja jonka suuruus riippuu näytteen PSA-pitoisuudesta. Optiset PSA-aptasensorit sisältävät kemiluminesenssiin, elektrokemiluminesenssiin, fluoresenssiin, pintaplasmoniresonanssiin ja pintatehostettuun Raman spektroskopiaan perustuvat sensorityypit. Sensorin tuottamaa optisen signaalin muutosta vahvistetaan optisilla kuiduilla tai valomonistinputkilla ja saatava signaali on suoraan tai kääntäen verrannollinen PSA-pitoisuuteen. Niin optisilla kuin elektrokemiallisillakin PSA-aptasensoreilla on saavutettu hyvin pienien PSA-pitoisuuksien havaitseminen luotettavasti. PSA-aptasensorien merkittävin ongelma on niiden kyvyttömyys erottaa eturauhassyöpä muista PSA-pitoisuutta nostavista sairauksista. Ne nähdään silti tulevaisuuden potentiaalisena tapana havaita eturauhassyöpää PSA:ta määrittämällä, joten aptasensorien tutkimus ja kehitys on tärkeässä roolissa maapallon väestön ikääntyessä.