Новое устройство может обнаружить рак по капле крови
Некоторые виды рака, такие как рак яичников, как правило, остаются необнаруженными, пока они не станут слишком развитыми для того, чтобы лечение было эффективным. Теперь инновационный инструмент может легко, быстро и с минимальным количеством крови обнаруживать рак.
Пытаясь найти простой и эффективный способ выявления трудно диагностируемых видов рака, исследователи из Канзасского университета (KU) в Лоуренсе, онкологического центра KU и Медицинского центра KU в Канзас-Сити разработали сверхчувствительную диагностику рака. устройство.
Устройство, которое называется «микрофлюидный чип с трехмерным наноразмером», может успешно обнаруживать маркеры рака в мельчайших каплях крови или в компоненте крови, называемом плазмой.
Ведущий автор Юн Цзэн, доцент кафедры химии в KU, и его команда описывают, как работает новый инструмент, в статье, опубликованной в журнале. Природа Биомедицинская инженерия опубликовал.
Это устройство, как объясняют ученые, идентифицирует и диагностирует рак, «фильтруя» экзосомы, которые представляют собой крошечные пузырьки, которые производят некоторые эукариотические клетки.
В случае раковых клеток экзосомы содержат биологическую информацию, которая может направлять рост и распространение опухоли.
«Исторически люди думали, что экзосомы похожи на« мешки для мусора », которые клетки могут использовать для сброса нежелательного клеточного содержимого», - объясняет Цзэн. «Но за последнее десятилетие, - добавляет он, - ученые осознали, что они весьма полезны для отправки сообщений в клетки-получатели и передачи молекулярной информации, важной для многих биологических функций».
«По сути, опухоли посылают экзосомы, упаковывая активные молекулы, которые отражают биологические особенности родительских клеток. Хотя все клетки производят экзосомы, опухолевые клетки действительно активны по сравнению с нормальными клетками », - отмечает Цзэн.
Высокочувствительный диагностический инструмент
Новое устройство представляет собой трехмерный наноинженерный инструмент с рисунком «в елочку», который «расчесывает» экзосомы, подталкивая их к контакту с поверхностью чипа инструмента для анализа. Этот процесс называется «массопереносом».
«Люди разработали умные идеи для улучшения массопереноса в микромасштабных каналах, но когда частицы приближаются к поверхности сенсора, они разделяются небольшим промежутком жидкости, который создает увеличивающееся гидродинамическое сопротивление», - отмечает Цзэн.
«Здесь мы разработали трехмерную нанопористую структуру типа« елочка », которая может стекать жидкость в этот зазор, чтобы привести частицы в плотный контакт с поверхностью, где зонды могут их распознать и уловить», - поясняет он.
Чтобы разработать это современное устройство, Цзэн и его команда сотрудничали с Эндрю Годвином, экспертом по биомаркерам опухолей и нынешним заместителем директора онкологического центра KU.
Чтобы проверить эффективность чипа, исследователи использовали клинические образцы от людей с раком яичников, типом рака, который, как известно, трудно обнаружить.
При этом команда обнаружила, что чип способен обнаруживать наличие этого рака даже в минимальном количестве плазмы.
«Наши совместные исследования продолжают приносить плоды и продвигать важную область исследований рака и ухода за пациентами, а именно инновационные инструменты для ранней диагностики», - говорит Годвин, указывая на то, что «Эта область исследований особенно важна для таких видов рака, как рак яичников, учитывая, что подавляющему большинству женщин диагноз ставится на поздней стадии, когда, к сожалению, болезнь по большей части неизлечима ».
Множественные клинические применения
Исследователи также очень довольны тем, что новое устройство легко сделать, а также дешево в производстве, а это означает, что его широкое распространение возможно без увеличения затрат на пациента.
«То, что мы создали здесь, представляет собой метод трехмерного наноразбора без необходимости в каком-либо модном оборудовании для нанопроизводства - студент или даже старшеклассник может сделать это в моей лаборатории», - отмечает Цзэн.
«Это настолько просто и недорого, что у него есть большой потенциал для применения в клинических условиях», - подчеркивает он, объясняя, что команда «[сотрудничает] с доктором Годвином и другими исследовательскими лабораториями онкологического центра KU и молекулярными бионауками. отдел для дальнейшего изучения переводческих приложений этой технологии ».
Что еще более важно, Цзэн и его коллеги утверждают, что это инновационное устройство, в принципе, очень легко адаптируется. Они считают, что в будущем врачи смогут использовать его для диагностики множества различных форм рака, а также других заболеваний.
«Сейчас мы изучаем модели клеточных культур, животных, а также клинические образцы пациентов, поэтому мы действительно проводим некоторые трансляционные исследования, чтобы переместить устройство из лабораторных условий в более клинические приложения», - говорит ведущий исследователь.
«Практически все клетки млекопитающих выделяют экзосомы, поэтому применение не ограничивается только раком яичников или каким-либо одним типом рака. Мы работаем с людьми, чтобы изучить нейродегенеративные заболевания, например, рак груди и колоректальный рак ».
Юн Цзэн
