Ny enhed kan opdage kræft i bare en dråbe blod
Nogle kræftformer, såsom kræft i æggestokkene, har tendens til ikke at blive opdaget, indtil de er for avancerede til at behandlingen kan være effektiv. Nu kan et innovativt værktøj muligvis opdage kræft let, hurtigt og i små mængder blod.
I et forsøg på at finde en enkel og effektiv måde at identificere kræft, der er svær at diagnosticere, har forskere fra University of Kansas (KU) i Lawrence og KU Cancer Center og KU Medical Center i Kansas City nu udviklet en ultrafølsom kræftdetektering enhed.
Enheden, der kaldes en "3-D-nanopatterneret mikrofluidisk chip", kunne med succes opdage kræftmarkører i den mindste dråbe blod eller i en blodkomponent kaldet plasma.
Hovedforfatter Yong Zeng, lektor i kemi ved KU, og hans team beskriver, hvordan det nye værktøj fungerer i et papir, som tidsskriftet Naturmedicinsk teknik har offentliggjort.
Denne enhed, forklarer forskerne, identificerer og diagnosticerer kræft ved at "filtrere" efter exosomer, som er små vesikler, som nogle eukaryote celler producerer.
I tilfælde af kræftceller indeholder exosomer biologisk information, der kan lede tumorvækst og spredning.
"Historisk set troede folk, at exosomer var som" skraldeposer ", som celler kunne bruge til at dumpe uønsket cellulært indhold," forklarer Zeng. "Men i det sidste årti," tilføjer han, "vidste forskere, at de var ret nyttige til at sende meddelelser til modtagerceller og kommunikere molekylær information, der er vigtig i mange biologiske funktioner."
”Dybest set sender tumorer eksosomer, der emballerer aktive molekyler, der afspejler de biologiske træk ved forældercellerne. Mens alle celler producerer exosomer, er tumorceller virkelig aktive sammenlignet med normale celler, ”bemærker Zeng.
Et diagnostisk værktøj med høj følsomhed
Den nye enhed er et 3D-nanoteknisk værktøj med et sildebensmønster, der "kæmmer" efter eksosomer og skubber dem til at komme i kontakt med overfladen af værktøjets chip til analyse. Denne proces kaldes "masseoverførsel."
"Folk har udviklet smarte ideer til at forbedre masseoverførsel i mikroskala-kanaler, men når partikler bevæger sig tættere på sensoroverfladen, adskilles de af et lille mellemrum med væske, der skaber stigende hydrodynamisk modstand," bemærker Zeng.
”Her udviklede vi en 3-D nanoporøs sildbenstruktur, der kan dræne væsken i dette hul for at bringe partiklerne i hård kontakt med overfladen, hvor sonder kan genkende og fange dem,” forklarer han yderligere.
For at udvikle denne avancerede enhed samarbejdede Zeng og teamet med Andrew Godwin, der er ekspert inden for tumorbiomarkører og den nuværende vicedirektør for KU Cancer Center.
For at teste chipens effektivitet brugte forskerne kliniske prøver fra personer med kræft i æggestokkene, en type kræft, der er notorisk svær at opdage.
Ved at gøre dette fandt holdet, at chippen var i stand til at detektere tilstedeværelsen af denne kræft i selv den mindste mængde plasma.
"Vores samarbejdsundersøgelser bærer fortsat frugt og fremmer et område, der er afgørende for kræftforskning og patientpleje - nemlig innovative værktøjer til tidlig påvisning," siger Godwin og påpeger, at "dette område af undersøgelse er især vigtigt for kræftformer som ovarie, i betragtning af at langt størstedelen af kvinderne er diagnosticeret i et avanceret stadium, når sygdommen desværre for det meste er uhelbredelig. ”
Flere kliniske anvendelser
Forskerne er også begejstrede for, at den nye enhed er let at fremstille såvel som at være billig at producere, hvilket betyder, at bred distribution kunne være mulig uden at øge patientomkostningerne.
”Det, vi oprettede her, er en 3D-nanopatroneringsmetode uden behov for noget fancy nanofabrikationsudstyr - en studerende eller endda en gymnasieelever kan gøre det i mit laboratorium,” bemærker Zeng.
”Dette er så simpelt og billigt, at det har stort potentiale til at oversætte til kliniske omgivelser,” understreger han og forklarer, at holdet “[har] samarbejdet med Dr. Godwin og andre forskningslaboratorier ved KU Cancer Center og den molekylære biovidenskab. afdeling for yderligere at udforske de translationelle anvendelser af teknologien. ”
Endnu vigtigere argumenterer Zeng og kolleger for, at denne innovative enhed i princippet er meget tilpasningsdygtig. De mener, at læger i fremtiden kunne bruge det til at diagnosticere mange forskellige former for kræft såvel som andre sygdomme.
"Nu ser vi på cellekulturmodeller, dyremodeller og også kliniske patientprøver, så vi laver virkelig translationel forskning for at flytte enheden fra laboratorieindstillingen til flere kliniske anvendelser," siger den ledende forsker.
”Næsten alle pattedyrceller frigiver exosomer, så anvendelsen er ikke kun begrænset til kræft i æggestokkene eller nogen form for kræft. Vi arbejder for eksempel med mennesker for at se på neurodegenerative sygdomme, brystkræft og kolorektal kræft. "
Yong Zeng
