Nové zařízení dokáže detekovat rakovinu pouze v kapce krve
Některé typy rakoviny, jako je rakovina vaječníků, mají tendenci zůstat nezjištěné, dokud nejsou příliš pokročilé na to, aby byla léčba účinná. Nyní může být inovativní nástroj schopen detekovat rakovinu snadno, rychle a v malém množství krve.
Ve snaze najít jednoduchý a efektivní způsob identifikace obtížně diagnostikovaných rakovin vyvinuli nyní vědci z University of Kansas (KU) v Lawrence a KU Cancer Center a KU Medical Center v Kansas City ultrazvukovou detekci rakoviny. přístroj.
Zařízení, které se říká „3-D-nanopatternovaný mikrofluidní čip“, dokázalo úspěšně detekovat rakovinové markery v nejmenší kapce krve nebo ve složce krve zvané plazma.
Hlavní autor Yong Zeng, docent chemie na KU, a jeho tým popisují, jak nový nástroj funguje v článku, který časopis Přírodní biomedicínské inženýrství zveřejnil.
Toto zařízení, jak vysvětlují vědci, identifikuje a diagnostikuje rakovinu „filtrováním“ exosomů, což jsou drobné vezikuly, které produkují některé eukaryotické buňky.
V případě rakovinných buněk obsahují exosomy biologické informace, které mohou řídit růst a šíření nádoru.
"Historicky si lidé mysleli, že exosomy jsou jako" odpadkové pytle ", které by buňky mohly použít k ukládání nevyžádaného buněčného obsahu," vysvětluje Zeng. "Ale v posledním desetiletí," dodává, "si vědci uvědomili, že jsou docela užitečné pro odesílání zpráv do buněk příjemců a pro komunikaci molekulárních informací důležitých pro mnoho biologických funkcí."
"V zásadě nádory vysílají exosomy, které obsahují aktivní molekuly, které odrážejí biologické vlastnosti rodičovských buněk." Zatímco všechny buňky produkují exosomy, nádorové buňky jsou ve srovnání s normálními buňkami skutečně aktivní, “poznamenává Zeng.
Vysoce citlivý diagnostický nástroj
Nové zařízení je 3-D nanoinženýrský nástroj se vzorem rybí kosti, který „hřebene“ exosomy a tlačí je, aby přišly do kontaktu s povrchem čipu nástroje pro analýzu. Tento proces se nazývá „hromadný přenos“.
"Lidé vyvinuli chytré nápady, jak zlepšit přenos hmoty v kanálech mikroskopického měřítka, ale když se částice pohybují blíže k povrchu senzoru, jsou odděleny malou mezerou kapaliny, která vytváří rostoucí hydrodynamický odpor," poznamenává Zeng.
"Zde jsme vyvinuli 3-D nanoporézní strukturu rybích kostí, která dokáže vypustit kapalinu v této mezeře a přivést částice do tvrdého kontaktu s povrchem, kde je mohou sondy rozpoznat a zachytit," vysvětluje dále.
Za účelem vývoje tohoto nejmodernějšího zařízení spolupracovali Zeng a tým s Andrewem Godwinem, který je odborníkem na biomarkery nádorů a současným zástupcem ředitele KU Cancer Center.
K testování účinnosti čipu vědci použili klinické vzorky od jedinců s rakovinou vaječníků, což je typ rakoviny, který je notoricky těžké detekovat.
Tým přitom zjistil, že čip dokázal detekovat přítomnost této rakoviny i v nejmenším množství plazmy.
„Naše společné studie nadále přinášejí ovoce a rozvíjejí klíčovou oblast výzkumu rakoviny a péče o pacienty - konkrétně inovativní nástroje pro včasnou detekci,“ říká Godwin a zdůrazňuje, že „tato oblast studia je obzvláště důležitá pro rakoviny, jako je vaječník, vzhledem k tomu, že naprostá většina žen je diagnostikována v pokročilém stadiu, kdy je nemoc bohužel z velké části nevyléčitelná. “
Několik klinických aplikací
Vědci jsou také nadšeni, že nové zařízení je snadné vyrobit a že je levně vyrobitelné, což znamená, že je možná široká distribuce bez zvýšení nákladů na pacienta.
"To, co jsme zde vytvořili, je metoda 3-D nanopatterningu bez nutnosti jakéhokoli efektního zařízení pro nanofabrikaci - vysokoškolák nebo dokonce student střední školy to může udělat v mé laboratoři," poznamenává Zeng.
„Je to tak jednoduché a levné, že to má velký potenciál převést do klinického prostředí,“ zdůrazňuje a vysvětluje, že tým „[spolupracuje] s Dr. Godwinem a dalšími výzkumnými laboratořemi v KU Cancer Center a v molekulárních biologických vědách“ oddělení dále prozkoumávat translační aplikace této technologie. “
Ještě důležitější je, že Zeng a kolegové tvrdí, že toto inovativní zařízení je v zásadě velmi adaptabilní. Věří, že v budoucnu by ji lékaři mohli použít k diagnostice mnoha různých forem rakoviny i jiných nemocí.
"Nyní se díváme na modely buněčných kultur, zvířecí modely a také klinické vzorky pacientů, takže skutečně provádíme translační výzkum, abychom zařízení přesunuli z laboratorního prostředí do více klinických aplikací," říká hlavní výzkumný pracovník.
"Téměř všechny savčí buňky uvolňují exosomy, takže aplikace se neomezuje pouze na rakovinu vaječníků nebo jakýkoli jiný typ rakoviny." Pracujeme s lidmi na zkoumání například neurodegenerativních onemocnění, rakoviny prsu a kolorektálního karcinomu. “
Yong Zeng
