Ново устройство може да открие рак само с капка кръв
Някои видове рак, като рак на яйчниците, са склонни да останат неоткрити, докато не станат твърде напреднали, за да бъде лечението ефективно. Сега иновативен инструмент може да открие рак лесно, бързо и в минимални количества кръв.
В опит да намерят прост, ефективен начин за идентифициране на трудно диагностицируеми ракови заболявания, изследователи от Университета в Канзас (KU) в Лорънс и Центъра за ракови заболявания на KU и KU Medical Center в Канзас Сити вече са разработили свръхчувствително откриване на рак устройство.
Устройството, което се нарича „3-D-наномоделен микрофлуиден чип“, може успешно да открива ракови маркери в най-малката капка кръв или в компонент на кръвта, наречен плазма.
Водещият автор Йонг Зенг, доцент по химия в KU, и неговият екип описват как работи новият инструмент в статия, която списанието Природа Биомедицинско инженерство е публикувал.
Това устройство, обясняват учените, идентифицира и диагностицира рака чрез "филтриране" за екзозоми, които са малки везикули, които някои еукариотни клетки произвеждат.
В случай на ракови клетки, екзозомите съдържат биологична информация, която може да насочи растежа и разпространението на тумора.
„В исторически план хората мислеха, че екзозомите са като„ торбички за боклук “, които клетките могат да използват, за да изхвърлят нежеланото клетъчно съдържание“, обяснява Дзен. „Но през последното десетилетие - добавя той - учените осъзнаха, че са много полезни за изпращане на съобщения до клетките реципиенти и за предаване на молекулярна информация, важна за много биологични функции.“
„По принцип туморите изпращат екзозоми, които опаковат активни молекули, които отразяват биологичните характеристики на родителските клетки. Докато всички клетки произвеждат екзозоми, туморните клетки са наистина активни в сравнение с нормалните клетки “, отбелязва Зенг.
Диагностичен инструмент с висока чувствителност
Новото устройство е триизмерен инструмент за наноинженерство с модел на рибена кост, който „гребени“ за екзозоми, притискайки ги да влязат в контакт с повърхността на чипа на инструмента за анализ. Този процес се нарича „масов трансфер“.
„Хората са разработили интелигентни идеи за подобряване на преноса на маса в микромащабни канали, но когато частиците се приближават до повърхността на сензора, те са разделени от малка междина от течност, която създава нарастваща хидродинамична устойчивост“, отбелязва Зенг.
„Тук разработихме триизмерна нанопореста структура от рибена кост, която може да източи течността в тази празнина, за да доведе частиците в силен контакт с повърхността, където сондите могат да ги разпознаят и уловят“, обяснява още той.
За да разработят това съвременно устройство, Zeng и екипът си сътрудничат с Андрю Годуин, който е експерт по туморни биомаркери и настоящ заместник-директор на KU Cancer Center.
За да тестват ефективността на чипа, изследователите са използвали клинични проби от лица с рак на яйчниците, вид рак, който е известен трудно за откриване.
По този начин екипът установи, че чипът е успял да открие наличието на този рак дори в най-малкото количество плазма.
„Нашите съвместни проучвания продължават да дават плодове и да развият област от решаващо значение за изследванията на рака и грижата за пациентите - а именно, иновативни инструменти за ранно откриване“, казва Годуин, посочвайки, че „тази област на изследване е особено важна за ракови заболявания като яйчниците, като се има предвид, че по-голямата част от жените са диагностицирани в напреднал стадий, когато за съжаление болестта в по-голямата си част е нелечима. "
Множество клинични приложения
Изследователите също са развълнувани, че новото устройство е лесно да се направи, както и да е евтино за производство, което означава, че широкото разпространение може да бъде възможно без увеличаване на разходите за пациентите.
„Това, което създадохме тук, е триизмерен метод за наноразпределение, без да е необходимо каквото и да е изискано оборудване за наноизработка - студент или дори гимназист може да го направи в моята лаборатория“, отбелязва Зенг.
„Това е толкова просто и евтино, че има голям потенциал да се превърне в клинични условия“, подчертава той, обяснявайки, че екипът „[е] си сътрудничил с д-р Годуин и други изследователски лаборатории в Центъра за рак на KU и молекулярните биологични науки отдел за по-нататъшно изследване на транслационните приложения на технологията. "
Още по-важното е, че Zeng и колеги твърдят, че това иновативно устройство по принцип е много адаптивно. Те вярват, че в бъдеще лекарите могат да го използват, за да диагностицират много различни форми на рак, както и други заболявания.
„Сега разглеждаме модели на клетъчни култури, модели на животни, както и клинични проби от пациенти, така че наистина правим някои транслационни изследвания, за да преместим устройството от лабораторната среда в повече клинични приложения“, казва водещият изследовател.
„Почти всички клетки на бозайници освобождават екзозоми, така че приложението не е ограничено само до рак на яйчниците или някакъв вид рак. Работим с хора, за да разгледаме например невродегенеративни заболявания, рак на гърдата и дебелото черво. "
Йонг Дзен
