Тези малки сензори могат да открият рак рано
Ново изследване използва наносензори за откриване на взаимодействия между протеин и протеин, които могат да сигнализират за рак. Констатациите могат да се окажат особено полезни за идентифициране на лимфоцитна левкемия много по-рано.
Ракът е една от водещите причини за смърт както в САЩ, така и по света. Според Националния институт по рака през 2012 г. има повече от 8 милиона смъртни случая, свързани с рака, и над 600 000 души в САЩ могат да умрат от болестта през 2018 г.
Ранното откриване на това животозастрашаващо заболяване е от решаващо значение и медицинските учени работят усилено, като измислят по-нови и по-ефективни начини за диагностициране на рак възможно най-скоро.
Сега ново изследване използва малки сензори за откриване на малки молекулярни промени, които може да са показателни за рак.
Ливиу Мовиляну, професор по физика в Колежа по изкуства и науки в университета в Сиракуза в Ню Йорк, заедно с Авинаш Кумар Тхакур, докторант по физика в Сиракуза, подробно описват ролята на тези наносензори в статия, публикувана в списанието Природна биотехнология.
Както обяснява проф. Мовиляну, наносензорите могат да бъдат особено полезни за откриване на лимфоцитна левкемия, форма на рак, която започва в костния мозък и се разпространява в кръвта.
В САЩ почти 21 000 нови случая на лимфоцитна левкемия вероятно ще се появят през 2018 г. и в резултат на това над 4500 души могат да умрат.
Как работят наносензорите
Наносензорите, произхождащи от лабораторията на проф. Мовиляну, могат да открият така наречените протеин-протеинови взаимодействия (ИПП), тоест процеси, които са от съществено значение за развитието на клетките.
Така нареченият интерактом се отнася до „пълната карта на протеиновите взаимодействия, които могат да възникнат в живия организъм“. Интерактомиката - или картографиране на интерактома, използвайки авангардни технологични и изчислителни техники - е процъфтяващо подполе на биофизиката, което изучава последиците от тези взаимодействия.
ИПП зависят от различни фактори, като типа клетка, етапа на нейното развитие и условията на околната среда. Някои ИПП са стабилни, но други са преходни.
Например взаимодействията, необходими за активиране на генната експресия или тези, които влияят върху клетъчната сигнализация и развитието на раковите клетки, са преходни, което означава, че те продължават само около милисекунда.
Мимолетният характер на тези ИПП ги прави трудни за откриване с наличните в момента методи.
Наносензорите, произхождащи от лабораторията на проф. Мовиляну, заобикалят това препятствие, като създават малък отвор в клетъчната мембрана, през който преминава електрически ток.
Когато протеините преминават през тези малки отвори или нанопори, те променят интензивността на електрическия ток. Тези промени разкриват идентичността и свойствата на всеки протеин.
„Данните, събрани от една единствена протеинова проба, са огромни“, казва проф. Мовиляну, който е доктор на науките. по експериментална физика от Университета в Букурещ в Румъния и в момента е член на изследователската група по биофизика и биоматериали в Департамента по физика в Сиракуза.
„Нашите наноструктури ни позволяват да наблюдаваме биохимичните събития по чувствителен, специфичен и количествен начин“, продължава изследователят. „След това можем да направим солидна оценка за единична протеинова проба.“
„Подробното познаване на човешкия геном отвори нова граница за идентифициране на много функционални протеини, участващи в кратки физически асоциации с други протеини“, продължава изследователят.
„Основните смущения в силата на тези ИПП водят до болестни състояния. Поради преходния характер на тези взаимодействия са необходими нови методи за тяхното оценяване. "
Физикът също така обяснява как фино настроените механизми за откриване на неговите наносензори могат да помогнат в борбата с рака.
„Ако знаем как функционират отделни части от клетката, можем да разберем защо клетката се отклонява от нормалната функционалност към състояние, подобно на тумор [...] Нашите малки сензори могат да направят големи неща за скрининг на биомаркери, профилиране на протеини и големи скално изследване на протеини [известно като протеомика]. "
Проф. Ливиу Мовиляну
Проф. Мовиляну се надява, че неговите наносензори ще бъдат особено полезни за откриване на лимфоцитна левкемия, състояние, при което кръвните клетки не узряват и умират както обикновено, а „се натрупват в костния мозък и изтласкват нормални, здрави клетки“.
