De seneste år har sensorer og sensorsystemer lavet af DNA vundet stort indpas. Dette skyldes til dels de seneste fremskridt inden for kemisk syntese af såkaldte modificerede DNA-oligonukleotider, og den måde DNA-sensorsystemer let kan kombineres med forskellige DNA-nanomaterialer.

Derfor har man endog set forskellige DNA-sensorer eller sensorsystemer til påvisning af små molekyler, proteiner eller endda enzymaktiviteter baseret på optisk eller elektrokemisk aflæsning. Nogle af disse er blevet integreret med mere komplekse nanostrukturer. Mange sensorer eller sensorsystemer er bygget som relativt enkle strukturer i form af enkelt- eller dobbeltstrengede DNA-strukturer. Disse fremskridt giver helt nye muligheder for forskningen.

Et hold forskere fra Danmark og USA har nu sammen udviklet et DNA-sensorsystem bestående af to intakte sammenknyttede dobbeltstrengede DNA nanocirkler til specifikke og følsomme målinger af aktiviteten af livsvigtige enzymer kaldet topoisomerase II (Topo II).  

Human Topo II er af stor betydning for behandlingen mod kræft og er det primære mål for et stort antal klinisk anvendte kemoterapeutika, såsom lægemidlet Etoposide. Desværre er en hyppig bivirkning ved behandling med disse lægemidler udviklingen af resistens eller sekundære kræftformer.

Den tilgængelige viden tyder på, at der er en sammenhæng mellem Topo II-aktivitet og lægemiddelrespons, i hvert fald hos nogle kræftformer. Sensorsystemer til måling af Topo II-aktivitet direkte i humane kræftformer kan derfor være af stor værdi for at belyse en mulig sammenhæng mellem Topo II-aktivitet og kemo-respons.

Det lykkedes forskerne at opnå en kvantitativ detektion af både ren Topo II og Topo II i humane celleekstrakter fra cirka fem til 5000 celler. Endelig kunne det dansk-amerikanske forskerhold, ved at kombinere to DNA-sensorsystemer, opnå synkron detektering af både Topo II og Topo I, hvor sidstnævnte også er et vigtigt mål for behandling mod kræft.

Da Topo II aktiviteten regnes for at være en prædiktiv markør inden for kræftterapi, kan den beskrevne meget følsomme overvågning af Topo II aktiviteterne være en vigtig brik i puslespillet til udvikling af personlig medicin og individualiseret behandling, hvor beslutninger ofte er baseret på sparsomme prøver. 

Artiklen er publiceret i det internationalt anerkendte tidsskrift Nucleic Acids Research (NAR).

Mere information

Emil L. Kristoffersen, ph.d.
Institut for Kemi/iNANO, Aarhus Universitet
emillk@inano.au.dk - 29271306

Lektor Birgitta R. Knudsen
Institut for Molekylærbiologi og Genetik/iNANO, Aarhus Universitet
brk@mbg.au.dk