Группа исследователей из Калифорнийского университета разработала на базе мобильного телефона девайс для фотографирования фрагментов ДНК, а также приложение для расчета длины этих фрагментов. Статья, посвященная изобретению, недавно появилась на сайте журнала ASC Nano.
Подпись к рисунку: внешний вид прибора с запущенным мобильным приложением, схема его внутреннего устройства и фотографии фрагментов ДНК: слева – полученные с помощью предлагаемого девайса, справа – с помощью флуоресцентного микроскопа. Шкала – 10 микрометров.
Конструкция прибора сравнительно проста: мобильный телефон со встроенной фотокамерой (в данной работе использовался смартфон Lumia 1020) оснащали дополнительной увеличивающей линзой, изъятой из другого телефона, и лазером с длиной волны 450 нм. Лазер был необходим для возбуждения флюоресценции красителя, которым помечали исследуемые фрагменты ДНК. Образец помещали между двумя стеклышками и освещали его лазером, при этом краситель испускал свет, который и фиксировался камерой телефона. Дополнительные светофильтры, установленные между двумя линзами, пропускали лишь свечение красителя и задерживали любой другой неспецифический сигнал. Всего делалось 10-15 снимков образца, каждый – с выдержкой около 4 секунд. Полученные данные обрабатывались с помощью специального алгоритма, позволяющего рассчитать длины фрагментов ДНК, попавших в кадр. При этом предполагается, что эти вычисления будут производиться не на телефоне, а на специальном сервере: мобильное приложение будет отправлять изображения на обработку и возвращать пользователю уже готовые результаты.
Суммарный вес прибора составляет около 190 граммов, включая три батарейки ААА для питания лазера, а стоимость его, по уверениям авторов статьи, не превышает 400 евро. При этом полученные с помощью такого нехитрого прибора фотографии хоть и уступают по качеству изображениям, снятым с помощью обычного флуоресцентного микроскопа, но зато позволяют охватить бОльшую площадь съемки – около 2 мм2. При этом удаётся получать изображения фрагментов ДНК размером в 10 килобаз и выше (1 килобаза = 1000 пар нуклеотидных оснований), а разработанное программное обеспечение позволяет добиться приемлемой точности в измерении длины фрагментов (средняя ошибка – менее 1 килобазы), причем точность измерений повышается с увеличением длины фрагментов.
Авторы работы полагают, что их изобретение может оказаться чрезвычайно полезным для экспресс-диагностики онкологических или неврологических заболеваний, связанных с изменениями длины отдельных участков генома. Кроме того, авторы надеются, что их работа подтолкнет других исследователей к поиску нестандартных путей использования современной мобильной техники – смартфонов и планшетных компьютеров.