Uus seade suudab vähi tuvastada vaid tilgast verest
Mõni vähitüüp, näiteks munasarjavähk, kipub avastamata jääma seni, kuni see on liiga tõhus, et ravi oleks efektiivne. Nüüd võib uudne tööriist vähki hõlpsalt, kiiresti ja väheses koguses verd tuvastada.
Püüdes leida lihtne ja tõhus viis raskesti diagnoositavate vähkide tuvastamiseks, on Lawrence'is asuva Kansase ülikooli (KU) ning Kansas City KU vähikeskuse ja KU meditsiinikeskuse teadlased nüüdseks välja töötanud ultraheliga vähi tuvastamise seade.
Seade, mida nimetatakse "3-D-nanomustriga mikrofluidikiibiks", suudab edukalt tuvastada vähimarkereid kõige väiksemas veretilgas või verekomponendis, mida nimetatakse plasmaks.
KU keemia dotsent Jong Zengi juhtiv autor ja tema meeskond kirjeldavad ajakirja ajakirjas, kuidas uudne tööriist töötab Looduse biomeditsiinitehnika on avaldanud.
Teadlased selgitavad selle seadme tuvastamiseks ja diagnoosimiseks vähki, filtreerides eksosoome, mis on pisikesed vesiikulid, mida mõned eukarüootsed rakud toodavad.
Vähirakkude korral sisaldavad eksosoomid bioloogilist teavet, mis võib suunata kasvaja kasvu ja levikut.
"Ajalooliselt arvasid inimesed, et eksosoomid on nagu" prügikotid ", mida rakud saaksid kasutada soovimatu raku sisu ladestamiseks," selgitab Zeng. "Kuid viimase kümnendi jooksul," lisab ta, "teadlased mõistsid, et neist on üsna palju kasu retsipiendi rakkudele sõnumite saatmiseks ja paljude bioloogiliste funktsioonide jaoks olulise molekulaarse teabe edastamiseks."
„Põhimõtteliselt saadavad kasvajad eksosoome, mis pakivad aktiivseid molekule, mis peegeldavad vanemarakkude bioloogilisi tunnuseid. Kui kõik rakud toodavad eksosoome, on kasvajarakud tavaliste rakkudega võrreldes tõesti aktiivsed, ”märgib Zeng.
Kõrge tundlikkusega diagnostikavahend
Uudne seade on kalasabamustriga 3-D nanoinseneritööriist, mis "kammib" eksosoomide jaoks, surudes neid analüüsimiseks tööriista kiibi pinnaga kokku. Seda protsessi nimetatakse “massiülekandeks”.
"Inimesed on välja töötanud nutikaid ideid mikroskaalakanalite massiülekande parandamiseks, kuid kui osakesed liiguvad anduri pinnale lähemale, eraldab neid väike vedeliku vahe, mis tekitab suureneva hüdrodünaamilise takistuse," märgib Zeng.
"Siin töötasime välja 3-D nanopoorse kalasabarakstruktuuri, mis suudab selles tühimikus vedeliku ära juhtida, et viia osakesed kõvasti kontakti pinnaga, kus sondid neid ära tunnevad ja kinni haaravad," selgitab ta veelgi.
Selle tipptehnoloogia väljatöötamiseks tegid Zeng ja meeskond koostööd Andrew Godwiniga, kes on kasvaja biomarkerite ekspert ja KU vähikeskuse praegune asedirektor.
Kiibi tõhususe testimiseks kasutasid teadlased munasarjavähiga inimestelt saadud kliinilisi proove - seda vähiliiki, mida on teadaolevalt raske tuvastada.
Seda tehes leidis meeskond, et kiip suutis tuvastada selle vähi olemasolu ka kõige väiksemas plasmakoguses.
"Meie koostööuuringud kannavad jätkuvalt vilja ja edendavad vähiuuringute ja patsiendihoolduse jaoks üliolulist valdkonda - nimelt uuenduslikke vahendeid varajase avastamise jaoks," ütleb Godwin, osutades, et "see uurimisvaldkond on eriti oluline selliste vähkide puhul nagu munasarjad, arvestades, et valdav osa naisi diagnoositakse kaugelearenenud staadiumis, kui haigus on kahjuks enamasti ravimatu. "
Mitu kliinilist rakendust
Teadlased on ka vaimustuses, et uut seadet on lihtne valmistada ning see on ka odav toota, mis tähendab, et lai levitamine võib olla võimalik ilma patsiendi kulusid suurendamata.
"Selle, mille me siin lõime, on 3-D nanomustriga meetod, ilma et oleks vaja mingeid väljamõeldud nanotootmisseadmeid - minu laboris saavad seda teha üliõpilased või isegi keskkooliõpilased," märgib Zeng.
"See on nii lihtne ja odav, et sellel on suur potentsiaal kliinilistesse tingimustesse üle viia," rõhutab ta, selgitades, et meeskond "on teinud koostööd dr Godwini ja teiste KU vähikeskuse uurimislaboritega ja molekulaarbioteadustega osakonda, et uurida tehnoloogia tõlkealaseid rakendusi. "
Veelgi olulisem on see, et Zeng ja tema kolleegid väidavad, et see uuenduslik seade on põhimõtteliselt väga kohanemisvõimeline. Nad usuvad, et tulevikus võiksid arstid seda kasutada paljude erinevate vähivormide, aga ka muude haiguste diagnoosimiseks.
"Nüüd vaatleme rakukultuurimudeleid, loommudeleid ja ka kliinilisi patsiendiproove, nii et teeme tõepoolest mõningaid translatsiooniuuringuid, et seadet laboratoorsetest seadmetest kliiniliste rakenduste juurde viia," ütleb juhtivteadur.
„Peaaegu kõik imetajarakud vabastavad eksosoome, nii et rakendus ei piirdu ainult munasarjavähi või mõne vähiliigiga. Töötame koos inimestega, et uurida näiteks neurodegeneratiivseid haigusi, rinna- ja pärasoolevähki. "
Yong Zeng
