Ny enhet kan oppdage kreft i bare en dråpe blod
Noen typer kreft, som eggstokkreft, har en tendens til å forbli uoppdaget til de er for avanserte til at behandlingen skal være effektiv. Nå kan et innovativt verktøy være i stand til å oppdage kreft enkelt, raskt og i små mengder blod.
I et forsøk på å finne en enkel og effektiv måte å identifisere kreft som er vanskelig å diagnostisere, har forskere fra University of Kansas (KU) i Lawrence og KU Cancer Center og KU Medical Center i Kansas City nå utviklet en ultrafølsom kreftoppdagende enhet.
Enheten, som kalles en "3-D-nanopatterned mikrofluidisk chip", kunne med hell oppdage kreftmarkører i den minste bloddråpe eller i en blodkomponent som kalles plasma.
Hovedforfatter Yong Zeng, lektor i kjemi ved KU, og teamet hans beskriver hvordan romanverktøyet fungerer i en artikkel som tidsskriftet Natur biomedisinsk ingeniørfag har publisert.
Denne enheten, forklarer forskerne, identifiserer og diagnostiserer kreft ved å "filtrere" etter eksosomer, som er små vesikler som noen eukaryote celler produserer.
Når det gjelder kreftceller, inneholder eksosomer biologisk informasjon som kan lede tumorvekst og spre seg.
"Historisk sett trodde folk at eksosomer var som" søppelposer "som celler kunne bruke til å dumpe uønsket mobilinnhold," forklarer Zeng. "Men det siste tiåret," legger han til, "forskere innså at de var ganske nyttige for å sende meldinger til mottakerceller og kommunisere molekylær informasjon som er viktig i mange biologiske funksjoner."
“I utgangspunktet sender svulster ut eksosomer som pakker aktive molekyler som speiler de biologiske egenskapene til foreldercellene. Mens alle celler produserer eksosomer, er tumorceller veldig aktive sammenlignet med normale celler, ”bemerker Zeng.
Et diagnostisk verktøy med høy følsomhet
Den nye enheten er et 3D-nanoingeniørverktøy med et fiskebeinsmønster som "kammer" for eksosomer, og presser dem til å komme i kontakt med overflaten av verktøyets brikke for analyse. Denne prosessen kalles "masseoverføring."
"Folk har utviklet smarte ideer for å forbedre masseoverføring i mikroskala kanaler, men når partikler beveger seg nærmere sensoroverflaten, er de skilt av et lite gap mellom væske som skaper økende hydrodynamisk motstand," bemerker Zeng.
"Her utviklet vi en 3-D nanoporøs fiskebeinstruktur som kan tømme væsken i det gapet for å bringe partiklene i hard kontakt med overflaten der sonder kan gjenkjenne og fange dem," forklarer han videre.
For å utvikle denne toppmoderne enheten samarbeidet Zeng og teamet med Andrew Godwin, som er ekspert på biomarkører for svulster og nåværende visedirektør for KU Cancer Center.
For å teste brikkens effektivitet, brukte forskerne kliniske prøver fra personer med eggstokkreft, en type kreft som er notorisk vanskelig å oppdage.
Ved å gjøre dette fant teamet at brikken var i stand til å oppdage tilstedeværelsen av denne kreften i selv den minste mengden plasma.
"Våre samarbeidsstudier fortsetter å bære frukt og fremme et område som er avgjørende for kreftforskning og pasientomsorg - nemlig innovative verktøy for tidlig påvisning," sier Godwin, og påpeker at, "Dette studieområdet er spesielt viktig for kreft som eggstokk, gitt at de aller fleste kvinner får diagnosen på et avansert stadium når sykdommen dessverre for det meste er uhelbredelig. ”
Flere kliniske applikasjoner
Forskerne er også begeistret over at den nye enheten er lett å lage, i tillegg til at den er billig å produsere, noe som betyr at bred distribusjon kan være mulig uten å øke pasientkostnadene.
"Det vi opprettet her er en 3D-nanopatroonmetode uten behov for noe fancy nanofabrikasjonsutstyr - en lavere eller til og med en videregående student kan gjøre det i laboratoriet mitt," bemerker Zeng.
"Dette er så enkelt og rimelig at det har stort potensiale for å oversette til kliniske omgivelser," understreker han og forklarer at teamet "[har] samarbeidet med Dr. Godwin og andre forskningslaboratorier ved KU Cancer Center og molekylær biovitenskap. avdeling for å utforske teknologiens translasjonelle applikasjoner. ”
Enda viktigere, Zeng og kolleger hevder at denne innovative enheten i utgangspunktet er veldig tilpasningsdyktig. De tror at leger i fremtiden kan bruke det til å diagnostisere mange forskjellige former for kreft, så vel som andre sykdommer.
"Nå ser vi på cellekulturmodeller, dyremodeller og også kliniske pasientprøver, så vi gjør virkelig translasjonsforskning for å flytte enheten fra laboratorieinnstillingen til flere kliniske applikasjoner," sier forskeren.
“Nesten alle pattedyrceller frigjør eksosomer, så applikasjonen er ikke bare begrenset til eggstokkreft eller en hvilken som helst type kreft. Vi jobber med folk for å se på nevrodegenerative sykdommer, for eksempel kreft i bryst og tykktarm. "
Yong Zeng
