Η νέα συσκευή μπορεί να ανιχνεύσει τον καρκίνο σε μια σταγόνα αίματος
Μερικοί τύποι καρκίνου, όπως ο καρκίνος των ωοθηκών, τείνουν να παραμένουν μη ανιχνευμένοι έως ότου είναι πολύ προχωρημένοι για να είναι αποτελεσματική η θεραπεία. Τώρα, ένα καινοτόμο εργαλείο μπορεί να είναι σε θέση να ανιχνεύσει τον καρκίνο εύκολα, γρήγορα και σε μικρές ποσότητες αίματος.
Σε μια προσπάθεια να βρουν έναν απλό, αποτελεσματικό τρόπο εντοπισμού καρκίνων που είναι δύσκολο να διαγνωστούν, ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Κάνσας (KU) στο Lawrence και το Κέντρο Καρκίνου KU και το Ιατρικό Κέντρο KU στην Πόλη του Κάνσας έχουν αναπτύξει τώρα έναν υπερευαίσθητο εντοπισμό καρκίνου. συσκευή.
Η συσκευή, που ονομάζεται "3-D-nanopatterned microfluicic chip", θα μπορούσε να ανιχνεύσει με επιτυχία καρκινικούς δείκτες στην πιο μικρή σταγόνα αίματος ή σε ένα συστατικό του αίματος που ονομάζεται πλάσμα.
Ο επικεφαλής συγγραφέας Yong Zeng, αναπληρωτής καθηγητής χημείας στο KU, και η ομάδα του περιγράφουν πώς λειτουργεί το νέο εργαλείο σε ένα έγγραφο που το περιοδικό Φύση Βιοϊατρική Μηχανική έχει δημοσιεύσει.
Αυτή η συσκευή, οι επιστήμονες εξηγούν, εντοπίζουν και διαγιγνώσκουν τον καρκίνο «φιλτράροντας» για εξωσώματα, τα οποία είναι μικροσκοπικά κυστίδια που παράγουν ορισμένα ευκαρυωτικά κύτταρα.
Στην περίπτωση καρκινικών κυττάρων, τα εξωσώματα περιέχουν βιολογικές πληροφορίες που μπορούν να κατευθύνουν την ανάπτυξη και την εξάπλωση του όγκου.
«Ιστορικά, οι άνθρωποι πίστευαν ότι τα εξωσώματα ήταν σαν« σάκοι απορριμμάτων »που τα κύτταρα θα μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν για να απορρίψουν ανεπιθύμητα κυτταρικά περιεχόμενα», εξηγεί ο Zeng. «Όμως, την τελευταία δεκαετία», προσθέτει, «οι επιστήμονες συνειδητοποίησαν ότι ήταν αρκετά χρήσιμοι για την αποστολή μηνυμάτων σε κύτταρα παραλήπτες και την επικοινωνία μοριακών πληροφοριών σημαντικών σε πολλές βιολογικές λειτουργίες».
«Βασικά, οι όγκοι στέλνουν εξωσώματα συσκευάζοντας ενεργά μόρια που αντικατοπτρίζουν τα βιολογικά χαρακτηριστικά των γονικών κυττάρων. Ενώ όλα τα κύτταρα παράγουν εξωσώματα, τα καρκινικά κύτταρα είναι πραγματικά ενεργά σε σύγκριση με τα φυσιολογικά κύτταρα », σημειώνει ο Zeng.
Διαγνωστικό εργαλείο υψηλής ευαισθησίας
Η νέα συσκευή είναι ένα 3-D νανομηχανικό εργαλείο με μοτίβο ψαροκόκκαλου που «χτενίζει» για εξωσώματα, ωθώντας τα να έρθουν σε επαφή με την επιφάνεια του τσιπ του εργαλείου για ανάλυση. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται "μαζική μεταφορά".
«Οι άνθρωποι έχουν αναπτύξει έξυπνες ιδέες για τη βελτίωση της μεταφοράς μάζας σε κανάλια μικροκλίμακας, αλλά όταν τα σωματίδια κινούνται πιο κοντά στην επιφάνεια του αισθητήρα, χωρίζονται από ένα μικρό κενό υγρού που δημιουργεί αυξανόμενη υδροδυναμική αντίσταση», σημειώνει ο Zeng.
«Εδώ, αναπτύξαμε μια τρισδιάστατη νανοπορώδη δομή ψαροκόκαλου που μπορεί να αποστραγγίσει το υγρό σε αυτό το κενό για να φέρει τα σωματίδια σε σκληρή επαφή με την επιφάνεια όπου οι ανιχνευτές μπορούν να τα αναγνωρίσουν και να τα συλλάβουν», εξηγεί περαιτέρω.
Προκειμένου να αναπτυχθεί αυτή η υπερσύγχρονη συσκευή, ο Zeng και η ομάδα συνεργάστηκαν με τον Andrew Godwin, ο οποίος είναι ειδικός στους βιοδείκτες όγκου και τον τρέχοντα αναπληρωτή διευθυντή του Κέντρου Καρκίνου του KU.
Για να ελέγξουν την αποτελεσματικότητα του τσιπ, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν κλινικά δείγματα από άτομα με καρκίνο των ωοθηκών, έναν τύπο καρκίνου που είναι εξαιρετικά δύσκολο να εντοπιστεί.
Με αυτόν τον τρόπο, η ομάδα διαπίστωσε ότι το τσιπ ήταν σε θέση να ανιχνεύσει την παρουσία αυτού του καρκίνου ακόμη και στην ελάχιστη ποσότητα πλάσματος.
«Οι συνεργατικές μας μελέτες συνεχίζουν να αποφέρουν καρπούς και να προωθούν έναν τομέα ζωτικής σημασίας για την έρευνα για τον καρκίνο και τη φροντίδα των ασθενών - δηλαδή, καινοτόμα εργαλεία για έγκαιρη ανίχνευση», λέει ο Godwin, επισημαίνοντας ότι, «Αυτός ο τομέας μελέτης είναι ιδιαίτερα σημαντικός για καρκίνους όπως οι ωοθήκες δεδομένου ότι η μεγάλη πλειονότητα των γυναικών διαγιγνώσκονται σε προχωρημένο στάδιο όταν, δυστυχώς, η ασθένεια είναι ως επί το πλείστον ανίατη. "
Πολλαπλές κλινικές εφαρμογές
Οι ερευνητές είναι επίσης ενθουσιασμένοι που η νέα συσκευή είναι εύκολο να κατασκευαστεί, καθώς και ότι είναι φθηνή στην παραγωγή, πράγμα που σημαίνει ότι η ευρεία διανομή θα μπορούσε να είναι δυνατή χωρίς αύξηση του κόστους του ασθενούς.
«Αυτό που δημιουργήσαμε εδώ είναι μια τρισδιάστατη μέθοδος nanopatterning χωρίς την ανάγκη για φανταχτερό εξοπλισμό νανοκατασκευής - ένας προπτυχιακός ή ακόμη και ένας μαθητής γυμνασίου μπορεί να το κάνει στο εργαστήριό μου», σημειώνει ο Zeng.
«Αυτό είναι τόσο απλό και χαμηλού κόστους που έχει μεγάλες δυνατότητες να μεταφραστεί σε κλινικές ρυθμίσεις», τονίζει, εξηγώντας ότι η ομάδα «[έχει] συνεργαστεί με τον Δρ. Godwin και άλλα ερευνητικά εργαστήρια στο Κέντρο Καρκίνου του KU και τις μοριακές βιοεπιστήμες τμήμα για να διερευνήσει περαιτέρω τις μεταφραστικές εφαρμογές της τεχνολογίας. "
Ακόμα πιο σημαντικό, ο Zeng και οι συνεργάτες του υποστηρίζουν ότι αυτή η καινοτόμος συσκευή είναι, κατ 'αρχήν, πολύ προσαρμόσιμη. Πιστεύουν ότι στο μέλλον, οι γιατροί θα μπορούσαν να το χρησιμοποιήσουν για τη διάγνωση πολλών διαφορετικών μορφών καρκίνου, καθώς και άλλων ασθενειών.
«Τώρα, εξετάζουμε μοντέλα κυτταροκαλλιέργειας, ζωικά μοντέλα και επίσης κλινικά δείγματα ασθενών, οπότε κάνουμε πραγματικά κάποια μεταγραφική έρευνα για να μεταφέρουμε τη συσκευή από το εργαστήριο σε περισσότερες κλινικές εφαρμογές», λέει ο επικεφαλής ερευνητής.
«Σχεδόν όλα τα κύτταρα θηλαστικών απελευθερώνουν εξωσώματα, οπότε η εφαρμογή δεν περιορίζεται μόνο σε καρκίνο των ωοθηκών ή σε οποιοδήποτε είδος καρκίνου. Συνεργαζόμαστε με ανθρώπους για να εξετάσουμε, για παράδειγμα, νευροεκφυλιστικές ασθένειες, καρκίνο του μαστού και του παχέος εντέρου. "
Γιονγκ Ζενγκ
