Nové zariadenie dokáže detekovať rakovinu iba v kvapke krvi
Niektoré typy rakoviny, napríklad rakovina vaječníkov, majú tendenciu zostať nezistené, kým nie sú príliš pokročilé na to, aby bola liečba účinná. Teraz môže byť inovatívny nástroj schopný detekovať rakovinu ľahko, rýchlo a v nepatrnom množstve krvi.
V snahe nájsť jednoduchý a efektívny spôsob identifikácie ťažko diagnostikovateľných druhov rakoviny vyvinuli teraz vedci z Kansaskej univerzity (KU) v Lawrenci a KU Cancer Center a KU Medical Center v Kansas City ultrazvukovú detekciu rakoviny. zariadenie.
Prístroj, ktorý sa nazýva „3-D-nanopatrovaný mikrofluidný čip“, dokázal úspešne detekovať rakovinové markery v najmenšej kvapke krvi alebo v zložke krvi, ktorá sa nazýva plazma.
Vedúci autor Yong Zeng, docent chémie na KU, a jeho tím popisujú, ako nový nástroj funguje, v článku, ktorý uverejní časopis Prírodné biomedicínske inžinierstvo zverejnil.
Vedci vysvetľujú, že toto zariadenie identifikuje a diagnostikuje rakovinu „filtráciou“ exozómov, čo sú malé vezikuly, ktoré produkujú niektoré eukaryotické bunky.
V prípade rakovinových buniek obsahujú exozómy biologické informácie, ktoré môžu riadiť rast a šírenie nádoru.
"Historicky si ľudia mysleli, že exozómy sú ako" odpadkové vrecia ", ktoré môžu bunky používať na ukladanie nežiaduceho bunkového obsahu," vysvetľuje Zeng. „Ale v poslednom desaťročí,“ dodáva, „si vedci uvedomili, že sú celkom užitočné na odosielanie správ prijímajúcim bunkám a na komunikáciu molekulárnych informácií dôležitých pri mnohých biologických funkciách.“
„Nádory v zásade vysielajú exozómy, ktoré obsahujú aktívne molekuly, ktoré odrážajú biologické vlastnosti rodičovských buniek. Zatiaľ čo všetky bunky produkujú exozómy, nádorové bunky sú skutočne aktívne v porovnaní s normálnymi bunkami, “poznamenáva Zeng.
Vysoko citlivý diagnostický nástroj
Nové zariadenie je trojrozmerný nanoinžiniersky nástroj so vzorom rybej kosti, ktorý sa „vyčesáva“ pre exozómy a tlačí ich tak, aby prišli do kontaktu s povrchom čipu nástroja na analýzu. Tento proces sa nazýva „hromadný prenos“.
"Ľudia vyvinuli inteligentné nápady na zlepšenie prenosu hmoty v mikroskopických kanáloch, ale keď sa častice pohybujú bližšie k povrchu snímača, sú od seba oddelené malou medzerou kvapaliny, ktorá vytvára zvyšujúci sa hydrodynamický odpor," poznamenáva Zeng.
„Tu sme vyvinuli 3-D nanoporéznu štruktúru rybích kostí, ktorá dokáže odčerpať kvapalinu v tejto medzere a priviesť častice do tvrdého kontaktu s povrchom, kde ich sondy dokážu rozpoznať a zachytiť,“ vysvetľuje ďalej.
Pri vývoji tohto najmodernejšieho prístroja spolupracovali Zeng a tím s Andrewom Godwinom, ktorý je odborníkom na biomarkery nádorov a súčasným zástupcom riaditeľa Centra pre rakovinu KU.
Na testovanie účinnosti čipu použili vedci klinické vzorky od jedincov s rakovinou vaječníkov, čo je typ rakoviny, ktorú je notoricky ťažké odhaliť.
Tím pri tom zistil, že čip dokázal detekovať prítomnosť tejto rakoviny aj v najmenšom množstve plazmy.
„Naše spoločné štúdie naďalej prinášajú ovocie a rozvíjajú oblasť rozhodujúcu pri výskume rakoviny a starostlivosti o pacienta - konkrétne inovatívne nástroje na včasné odhalenie,“ hovorí Godwin a upozorňuje, že „táto oblasť štúdia je obzvlášť dôležitá pre druhy rakoviny, ako je vaječník, vzhľadom na to, že veľká väčšina žien je diagnostikovaná v pokročilom štádiu, keď je táto choroba z veľkej časti nevyliečiteľná. ““
Viaceré klinické aplikácie
Vedci sú tiež nadšení, že nové zariadenie je ľahké vyrobiť a zároveň je lacné ho vyrobiť, čo znamená, že je možná široká distribúcia bez zvýšenia nákladov na pacienta.
„To, čo sme tu vytvorili, je metóda 3-D nanopatternovania bez potreby akýchkoľvek efektných zariadení na výrobu nanovláken - vysokoškolák alebo dokonca študent strednej školy to dokáže v mojej laboratóriu,“ poznamenáva Zeng.
„Je to také jednoduché a lacné, že to má veľký potenciál previesť do klinických prostredí,“ zdôrazňuje a vysvetľuje, že tím „[spolupracoval] s Dr. Godwinom a ďalšími výskumnými laboratóriami v KU Cancer Center a v molekulárnych biologických vedách“ oddelenie ďalej skúmať translačné aplikácie technológie. “
Čo je ešte dôležitejšie, Zeng a kolegovia tvrdia, že toto inovatívne zariadenie je v zásade veľmi prispôsobivé. Veria, že v budúcnosti by ho lekári mohli použiť na diagnostiku mnohých rôznych foriem rakoviny, ako aj iných chorôb.
"Teraz sa pozeráme na modely bunkových kultúr, zvieracie modely a tiež klinické vzorky pacientov, takže skutočne robíme translačný výskum, aby sme zariadenie presunuli z laboratórneho prostredia do ďalších klinických aplikácií," hovorí vedúci výskumník.
"Takmer všetky bunky cicavcov uvoľňujú exozómy, takže aplikácia sa neobmedzuje iba na rakovinu vaječníkov alebo akýkoľvek iný typ rakoviny." Pracujeme s ľuďmi na výskume napríklad neurodegeneratívnych chorôb, rakoviny prsníka a hrubého čreva a konečníka. “
Yong Zeng
