Новий пристрій може виявити рак лише за допомогою краплі крові
Деякі типи раку, такі як рак яєчників, як правило, залишаються не виявленими, поки вони не надто розвинені, щоб лікування було ефективним. Тепер інноваційний інструмент може виявити рак легко, швидко і в незначній кількості крові.
У спробі знайти простий, ефективний спосіб виявлення важко діагностуються ракових захворювань, дослідники з Університету Канзасу (KU) в Лоуренсі та Центру раку KU та Медичного центру KU в Канзас-Сіті розробили ультрачутливу систему виявлення раку пристрою.
Пристрій, який називають «мікрофлюїдним чіпом з 3-D-наноматеріалами», може успішно виявляти маркери раку в найдрібнішій краплі крові або в складі крові, який називається плазмою.
Провідний автор Йонг Цзен, доцент хімії в KU, та його команда описують, як працює новий інструмент, у статті, яку журнал Природа Біомедична інженерія опублікував.
Вчені пояснюють, що цей пристрій ідентифікує та діагностує рак, "фільтруючи" екзосоми - це крихітні пухирці, які утворюють деякі еукаріотичні клітини.
У випадку ракових клітин екзосоми містять біологічну інформацію, яка може направляти ріст та поширення пухлини.
"Історично склалося так, що люди думали, що екзосоми схожі на" мішки для сміття ", які клітини можуть використовувати для скидання небажаного клітинного вмісту", - пояснює Цзен. "Але протягом останнього десятиліття, - додає він, - вчені зрозуміли, що вони були досить корисними для відправки повідомлень клітинам-реципієнтам і передачі молекулярної інформації, важливої для багатьох біологічних функцій".
«В основному пухлини розсилають екзосоми, упаковуючи активні молекули, що відображають біологічні особливості батьківських клітин. Хоча всі клітини продукують екзосоми, пухлинні клітини дійсно активні порівняно з нормальними клітинами », - зазначає Цзен.
Високочутливий діагностичний інструмент
Новий пристрій являє собою тривимірний наноінженерний інструмент з оселедцевим малюнком, який «розчісує» екзосоми, штовхаючи їх на контакт з поверхнею стружки інструменту для аналізу. Цей процес називається "масовим переказом".
"Люди розробили розумні ідеї для поліпшення масообміну в мікромасштабних каналах, але коли частинки рухаються ближче до поверхні сенсора, їх розділяє невеликий зазор рідини, що створює підвищений гідродинамічний опір", - зазначає Цзен.
"Тут ми розробили 3-D нанопористу структуру ялинкової кістки, яка може злити рідину в цьому зазорі, щоб привести частинки в жорсткий контакт з поверхнею, де зонди можуть їх розпізнати і захопити", - пояснює він далі.
Щоб розробити цей надсучасний пристрій, Цзен та команда співпрацювали з Ендрю Годвіном, який є експертом у галузі біомаркерів пухлини та нинішнім заступником директора Центру раку КУ.
Щоб перевірити ефективність чіпа, дослідники використали клінічні зразки людей з раком яєчників, типом раку, який, як відомо, важко виявити.
Роблячи це, команда виявила, що чіп зміг виявити наявність цього раку навіть у найменшій кількості плазми.
"Наші спільні дослідження продовжують приносити свої плоди і сприяють розвитку галузі, важливої для дослідження раку та догляду за пацієнтами, а саме інноваційних інструментів для раннього виявлення", - говорить Годвін, вказуючи, що "Ця область дослідження особливо важлива для таких видів раку, як яєчники, враховуючи, що переважній більшості жінок діагностують на запущеній стадії, коли, на жаль, хвороба здебільшого не піддається лікуванню ".
Безліч клінічних застосувань
Дослідники також раді, що новий пристрій легко виготовити, а також дешевий у виробництві, а це означає, що широке розповсюдження може бути можливим без збільшення витрат на пацієнта.
"Ми створили тут тривимірний метод наноматеріалів без необхідності будь-якого вишуканого обладнання для нановиготовлення - студент або навіть старшокласник може це зробити в моїй лабораторії", - зазначає Цзен.
"Це настільки просто і недорого, що має великий потенціал для перекладу в клінічні умови", - підкреслює він, пояснюючи, що команда "[співпрацює] з доктором Годвіном та іншими дослідницькими лабораторіями в Центрі раку KU та молекулярними біологічними науками. відділу для подальшого вивчення поступальних застосувань технології ".
Ще важливіше те, що Zeng та його колеги стверджують, що цей інноваційний пристрій, в принципі, дуже пристосовується. Вони вважають, що в майбутньому лікарі можуть використовувати його для діагностики багатьох різних форм раку, а також інших захворювань.
"Зараз ми розглядаємо моделі клітинних культур, моделі тварин, а також клінічні зразки пацієнтів, тому ми справді проводимо деякі поступальні дослідження, щоб перенести пристрій із лабораторних установок на більше клінічних застосувань", - говорить провідний дослідник.
“Майже всі клітини ссавців виділяють екзосоми, тому застосування не обмежується лише раком яєчників або будь-яким видом раку. Наприклад, ми працюємо з людьми, щоб вивчити нейродегенеративні захворювання, рак молочної залози та прямої кишки ".
Йонг Цзен
