Tieto malé senzory môžu včas zistiť rakovinu
Nový výskum využíva nanosenzory na detekciu interakcií medzi bielkovinami, ktoré môžu signalizovať rakovinu. Zistenia sa môžu ukázať ako obzvlášť užitočné pri identifikácii lymfocytovej leukémie oveľa skôr.
Rakovina je jednou z hlavných príčin smrti v Spojených štátoch aj na celom svete. Podľa Národného inštitútu pre rakovinu došlo v roku 2012 na celom svete k viac ako 8 miliónom úmrtí na rakovinu a v roku 2018 môže na túto chorobu zomrieť viac ako 600 000 ľudí v USA.
Včasné odhalenie tejto život ohrozujúcej choroby je zásadné a lekárski vedci tvrdo pracujú na tom, aby čo najskôr vyvinuli nové a efektívnejšie spôsoby diagnostiky rakoviny.
Nový výskum teraz využíva drobné senzory na detekciu nepatrných molekulárnych zmien, ktoré môžu naznačovať rakovinu.
Liviu Movileanu, profesorka fyziky na Vysokej škole umení a vied na Syrakúzskej univerzite v New Yorku, spolu s Avinashom Kumarom Thakurom, doktorským výskumníkom fyziky v Syrakúzach, podrobne v článku uverejnenom v časopise uverejňujú úlohu týchto nanosenzorov. Prírodné biotechnológie.
Ako vysvetľuje profesor Movileanu, nanosenzory môžu byť obzvlášť užitočné pri detekcii lymfocytovej leukémie, formy rakoviny, ktorá začína v kostnej dreni a šíri sa do krvi.
V USA sa v roku 2018 pravdepodobne vyskytne takmer 21 000 nových prípadov lymfocytovej leukémie a následkom toho môže zomrieť viac ako 4 500 ľudí.
Ako fungujú nanosenzory
Nanosenzory pochádzajúce z laboratória prof. Movileanu dokážu detekovať takzvané interakcie medzi proteínmi (PPI), teda procesy, ktoré sú nevyhnutné pre vývoj buniek.
Takzvaný interaktóm označuje „úplnú mapu proteínových interakcií, ktoré sa môžu vyskytnúť v živom organizme“. Interaktomika - alebo mapovanie interaktómu pomocou špičkových technologických a výpočtových techník - je prekvitajúcim podoblastím biofyziky, ktorá skúma dôsledky týchto interakcií.
PPI závisia od rôznych faktorov, ako je typ bunky, jej vývojové štádium a podmienky prostredia. Niektoré PPI sú stabilné, iné však prechodné.
Napríklad interakcie potrebné na aktiváciu génovej expresie alebo interakcie, ktoré ovplyvňujú bunkovú signalizáciu a vývoj rakovinových buniek, sú prechodné, čo znamená, že trvajú iba asi milisekundu.
Prchavá povaha týchto PPI sťažuje ich odhalenie metódami, ktoré sú v súčasnosti k dispozícii.
Nanosenzory pochádzajúce z laboratória prof. Movileanua však túto prekážku obchádzajú vytvorením malého otvoru v bunkovej membráne, cez ktorý prechádza elektrický prúd.
Keď proteíny prechádzajú cez tieto malé otvory alebo nanopóry, menia intenzitu elektrického prúdu. Tieto zmeny odhaľujú identitu a vlastnosti každého proteínu.
„Údaje zhromaždené z jednej vzorky proteínu sú obrovské,“ hovorí profesor Movileanu, ktorý získal titul Ph.D. v experimentálnej fyzike na univerzite v Bukurešti v Rumunsku a v súčasnosti je členom výskumnej skupiny pre biofyziku a biomateriály na Katedre fyziky v Syrakúzach.
„Naše nanostruktúry nám umožňujú pozorovať biochemické deje citlivým, špecifickým a kvantitatívnym spôsobom,“ pokračuje výskumník. "Potom môžeme urobiť solídne hodnotenie o jednej vzorke proteínu."
„Podrobné vedomosti o ľudskom genóme otvorili nové hranice pre identifikáciu mnohých funkčných proteínov, ktoré sa vyskytujú v krátkych fyzikálnych asociáciách s inými proteínmi,“ pokračuje výskumník.
„Veľké poruchy v sile týchto PPI vedú k chorobným stavom. Z dôvodu prechodného charakteru týchto interakcií sú potrebné nové metódy na ich hodnotenie. “
Fyzik tiež vysvetľuje, ako môžu jemne doladené detekčné mechanizmy jeho nanosenzorov pomôcť v boji proti rakovine.
"Ak vieme, ako fungujú jednotlivé časti bunky, môžeme zistiť, prečo sa bunka odchyľuje od normálnej funkčnosti smerom k stavu podobnému nádoru [...] Naše malé senzory môžu robiť veľké veci pri skríningu biomarkerov, profilovaní proteínov a veľkých proteínoch." rozsiahle štúdium proteínov [známych ako proteomika]. “
Liviu Movileanu
Movileanu dúfa, že jeho nanosenzory budú užitočné najmä na detekciu lymfocytovej leukémie, čo je stav, keď krvné bunky nedozrievajú a neumierajú normálne, ale „hromadia sa v kostnej dreni a vytlačujú normálne zdravé bunky“.
