Un nou dispozitiv poate detecta cancerul doar într-o picătură de sânge
Unele tipuri de cancer, cum ar fi cancerul ovarian, tind să rămână nedetectate până când sunt prea avansate pentru ca tratamentul să fie eficient. Acum, un instrument inovator poate fi capabil să detecteze cancerul ușor, rapid și în cantități minuscule de sânge.
În încercarea de a găsi o modalitate simplă și eficientă de identificare a cancerelor greu de diagnosticat, cercetătorii de la Universitatea Kansas (KU) din Lawrence și KU Cancer Center și KU Medical Center din Kansas City au dezvoltat acum un sistem de detectare a cancerului cu ultrasunete. dispozitiv.
Dispozitivul, numit „cip microfluidic 3-D-nanopatternat”, ar putea detecta cu succes markeri de cancer în cea mai mică picătură de sânge sau într-o componentă a sângelui numită plasmă.
Autorul principal Yong Zeng, profesor asociat de chimie la KU, și echipa sa descriu modul în care funcționează noul instrument într-o lucrare publicată de jurnal Ingineria biomedicală a naturii a publicat.
Acest dispozitiv, oamenii de știință explică, identifică și diagnostică cancerul prin „filtrarea” exosomilor, care sunt vezicule mici pe care unele celule eucariote le produc.
În cazul celulelor canceroase, exosomii conțin informații biologice care pot direcționa creșterea și răspândirea tumorii.
„Din punct de vedere istoric, oamenii credeau că exosomii sunt ca niște„ pungi de gunoi ”pe care celulele le-ar putea folosi pentru a arunca conținutul celular nedorit”, explică Zeng. „Dar, în ultimul deceniu”, adaugă el, „oamenii de știință și-au dat seama că sunt destul de utile pentru a trimite mesaje către celulele destinatarilor și pentru a comunica informații moleculare importante în multe funcții biologice”.
Practic, tumorile trimit exosomi ambalând molecule active care oglindesc caracteristicile biologice ale celulelor parentale. În timp ce toate celulele produc exosomi, celulele tumorale sunt cu adevărat active în comparație cu celulele normale ”, notează Zeng.
Un instrument de diagnosticare de înaltă sensibilitate
Noul dispozitiv este un instrument de nanoinginerie 3-D, cu un model de șiret, care „pieptene” pentru exosomi, împingându-i să intre în contact cu suprafața cipului instrumentului pentru analiză. Acest proces se numește „transfer de masă”.
„Oamenii au dezvoltat idei inteligente pentru a îmbunătăți transferul de masă în canalele la scară mică, dar când particulele se apropie de suprafața senzorului, acestea sunt separate de un mic spațiu de lichid care creează o rezistență hidrodinamică crescândă”, notează Zeng.
„Aici, am dezvoltat o structură 3-D nanoporous heringbone care poate scurge lichidul în acest spațiu pentru a aduce particulele în contact dur cu suprafața unde sondele le pot recunoaște și captura”, explică el în continuare.
Pentru a dezvolta acest dispozitiv de ultimă generație, Zeng și echipa au colaborat cu Andrew Godwin, care este expert în biomarkeri tumorali și actualul director adjunct al KU Cancer Center.
Pentru a testa eficacitatea cipului, cercetătorii au folosit probe clinice de la persoane cu cancer ovarian, un tip de cancer care este notoriu greu de detectat.
Procedând astfel, echipa a constatat că cipul a fost capabil să detecteze prezența acestui cancer chiar și în cea mai mică cantitate de plasmă.
„Studiile noastre colaborative continuă să dea roade și promovează un domeniu crucial în cercetarea cancerului și îngrijirea pacienților - și anume, instrumente inovatoare pentru depistarea precoce”, spune Godwin, subliniind că „Acest domeniu de studiu este deosebit de important pentru cancerele precum ovarianul, dat fiind că marea majoritate a femeilor sunt diagnosticate într-un stadiu avansat când, din păcate, boala este în cea mai mare parte incurabilă. ”
Aplicații clinice multiple
Cercetătorii sunt, de asemenea, încântați că noul dispozitiv este ușor de realizat, precum și că este ieftin de produs, ceea ce înseamnă că o distribuție largă ar putea fi posibilă fără a crește costurile pacienților.
„Ceea ce am creat aici este o metodă de nanopatternare tridimensională fără a fi nevoie de echipamente de nanofabricare fanteziste - un student sau chiar un elev de liceu o poate face în laboratorul meu”, notează Zeng.
„Acest lucru este atât de simplu și de scăzut, încât are un potențial mare de a se traduce în setări clinice”, subliniază el, explicând că echipa „[a] colaborat cu Dr. Godwin și alte laboratoare de cercetare de la KU Cancer Center și biosciences moleculare pentru a explora în continuare aplicațiile translaționale ale tehnologiei. ”
Și mai important, Zeng și colegii săi susțin că acest dispozitiv inovator este, în principiu, foarte adaptabil. Ei cred că în viitor, medicii ar putea să-l folosească pentru a diagnostica multe forme diferite de cancer, precum și alte boli.
„Acum, ne uităm la modele de cultură celulară, la modele animale și, de asemenea, la probe clinice de pacienți, așa că facem cu adevărat unele cercetări translaționale pentru a muta dispozitivul de la setul de laborator la mai multe aplicații clinice”, spune cercetătorul principal.
Aproape toate celulele de mamifere eliberează exosomi, astfel încât aplicația nu se limitează doar la cancerul ovarian sau la orice tip de cancer. Lucrăm cu oameni pentru a analiza, de exemplu, bolile neurodegenerative, cancerul de sân și cel colorectal. "
Yong Zeng
