ที่มา/ความสำคัญของปัญหา

เทคนิคเอสพีอาร์เป็นเทคนิคเชิงแสงที่มีความไวสูง สามารถใช้ตรวจวัดการเข้าคู่กันของโมเลกุลสารชีวภาพโดยไม่

ต้องใช้ฉลาก (Label-free) เครื่องเอสพีอาร์ที่มีความละเอียด (Resolution) 10-6 Refractive index units (RIU) สามารถตรวจวัดการเปลี่ยนแปลงมวลสารที่ผิวเซนเซอร์ได้ในระดับ 1 pg/mm2 [1] เมื่อนำไปใช้ในการตรวจวัดดีเอ็นเอ จะสามารถตรวจวัดความเข้มข้นที่ระดับ nM ได้ [2,3,4] อย่างไรก็ตามความเข้มข้นต่ำสุดที่วัดได้ดังกล่าว ยังไม่เหมาะสมต่อการนำไปใช้ในการตรวจวัดตัวอย่างจริง เมื่อต้องการวัดที่ความเข้มข้นในระดับต่ำกว่านี้ (pM - fM) จำเป็นต้องมีการขยายสัญญาณของเอสพีอาร์

แนวทางการแก้ปัญหา

เทคนิคการขยายสัญญาณของเอสพีอาร์ที่ได้รับความสนใจมาก ที่สุดคือ การใช้อนุภาคนาโนของทอง (Gold

nanoparticles, AuNP) ไปติดฉลากกับโมเลกุลสารชีวภาพ ซึ่งในที่นี้คือ ดีเอ็นเอ เพื่อช่วยในการขยายสัญญาณ โดยจากงานวิจัยที่ผ่านมา พบว่าค่าความเข้มข้นต่ำสุดของดีเอ็นเอเป้าหมายที่วัดได้อยู่ในช่วง 1 fM – 10 pM [5,6,7,8] โดยในงานวิจัยนี้จะเป็นการใช้ดีเอ็นเอโพรบ 2 เส้นไปติดฉลากกับอนุภาคนาโนของทอง ในการตรวจหาดีเอ็นเอเป้าหมาย 1

เส้น ในลักษณะแบบแซนวิช (sandwich hybridization) ทั้งนี้เพื่อช่วยในการเพิ่มสัญญาน และ นอกจากนี้จะมีการใช้

พื้นผิวไบโอชิปแบบ 3D dextran hydrogel โดยแบบที่ถูกเลือกใช้ในโครงการนี้เป็น Biomodal carboxylate dextran ที่ถูกยื่นขอจดสิทธิบัตรไทยโดยหนึ่งในคณะผู้ร่วมวิจัย (หมายเลขคำขอ 801004896) เพื่อช่วยในการตรึงดีเอ็นเอโพรบให้มีความหนาแน่นและการจัดเรียงตัวดีขึ้น ซึ่งจากการใช้อนุภาคนาโนของทองร่วมกับพื้นผิว 3D dextran hydrogel นี้ในการตรวจหาดีเอ็นเอเป้าหมาย อาจจะทำให้สามารถตรวจวัดดีเอ็นเอที่ความเข้มข้นต่ำสุดในระดับเฟมโตโมลาร์ (fM) ได้

วัตถุ ประสงค์ของโครงการ

พัฒนาไบ โอชิพสำหรับตรวจวัดดีเอ็นเอแบบอาร์เรย์ที่มีความไว (Limit of detection) สูงในระดับเฟมโตโมลาร์

(fM) ด้วยเทคนิคเอสพีอาร์แบบภาพและการขยายสัญญาณด้วยอนุภาคนาโนของทอง โดยองค์ความรู้พื้นฐานที่ได้

พัฒนาขึ้นมานี้อาจนำไปใช้ตรวจหาความผิดปกติทางพันธุ กรรม เช่น การกลายพันธุ์ (mutation) ในสิ่งมีชีวิตซึ่งเป็น

สาเหตุของโรคต่างๆ ทั้งในพืช และ สัตว์ หรือ การตรวจหา single nucleotide polymorphism (SNP) หรือ นำไปใช้ตรวจวัดดีเอ็นเอจากเชื้อก่อโรคต่างๆ ได้ทั้งที่เป็นไวรัส และ แบคทีเรีย และ สามารถนำไปตรวจวัดเชื้อหลายๆ ชนิดพร้อมกันในลักษณะที่เป็น multiplex detection ได้

บท คัดย่อ

เทคนิค เอสพีอาร์เป็นเทคนิคเชิงแสงที่มีความไวสูง สามารถใช้ตรวจวัดการเข้าคู่กันของโมเลกุลสารชีวภาพโดยไม่ต้องใช้ฉลากได้ (Label-free) โดยอาศัยการวัดค่าดัชนีหักเหของแสง (Refractive index) เพื่อบ่งบอกการจับกันของไบ

โอโมเลกุล เช่น แอนติเจน-แอนตอบอดี หรือ ดีเอ็นเอ-ดีเอ็นเอ สำหรับการตรวจวัดดีเอ็นเอได้มีรายงานว่าสามารถ

ตรวจวัดดีเอ็นเอได้ที่ความเข้มข้นระดับนาโนโมลาร์ (nM) เมื่อใช้เครื่องเอสพีอาร์ที่มีความละเอียดในระดับ 10-6

Refractive index units (RIU) แต่อย่างไรก็ตามการที่จะตรวจวัดดีเอ็นเอที่ระดับความเข้มข้นต่ำกว่านี้ จะต้องมีการขยายสัญญาณเอสพีอาร์ โดยเทคนิคการขยายสัญญาณที่ได้รับความสนใจมากที่สุดคือ การขยายสัญญาณด้วยอนุภาคนาโนของทอง โดยในงานวิจัยนี้จะมีการนำเอาอนุภาคนาโนของทองมาติดฉลากกับดีเอ็นเอโพรบ เพื่อใช้ตรวจหาดีเอ็นเอเป้าหมาย

ที่มีลำดับเบสคู่สมกัน โดยจะมีการตรึงดีเอ็นเอโพรบ (capture probe) อีกชนิดไว้บนพื้นผิวเซนเซอร์แบบ 3 มิติ เพื่อให้เกิดการจับกันในลักษณะ sandwich hybridization โดยคาดหมายว่าเมื่อใช้วิธีนี้จะทำให้สามารถตรวจวัดดีเอ็นเอเป้าหมายได้ค่า ความเข้มข้นต่ำสุดที่วัดได้ (limit of detection) ต่ำกว่าระดับนาโนโมลาร์

ระยะ เวลาดำเนินโครงการ : 1 มีนาคม พ.ศ.2554 ถึง 30 กันยายน พ.ศ.2555

คณะผู้ วิจัย
หัวหน้าโครงการ :    
ผู้ร่วมวิจัย :     นายบุญส่ง สุตะพันธ์