Ny enhet kan upptäcka cancer i bara en droppe blod
Vissa typer av cancer, såsom äggstockscancer, tenderar att förbli oupptäckta tills de är för avancerade för att behandlingen ska vara effektiv. Nu kan ett innovativt verktyg kunna upptäcka cancer enkelt, snabbt och i små mängder blod.
I ett försök att hitta ett enkelt och effektivt sätt att identifiera svåra att diagnostisera cancer har forskare från University of Kansas (KU) i Lawrence och KU Cancer Center och KU Medical Center i Kansas City nu utvecklat en ultrakänslig cancerdetektering. enhet.
Enheten, som kallas ett ”3-D-nanopatternat mikrofluidchip”, kunde framgångsrikt upptäcka cancermarkörer i den minsta droppen blod eller i en del av blodet som kallas plasma.
Huvudförfattaren Yong Zeng, docent i kemi vid KU, och hans team beskriver hur det nya verktyget fungerar i en uppsats som tidskriften Naturmedicinsk teknik har publicerat.
Denna enhet, förklarar forskarna, identifierar och diagnostiserar cancer genom att "filtrera" efter exosomer, som är små vesiklar som vissa eukaryota celler producerar.
När det gäller cancerceller innehåller exosomer biologisk information som kan styra tumörtillväxt och spridning.
"Historiskt sett trodde folk att exosomer var som" papperskorgen "som celler kunde använda för att dumpa oönskat cellulärt innehåll", förklarar Zeng. "Men under det senaste decenniet", tillägger han, "insåg forskare att de var ganska användbara för att skicka meddelanden till mottagarceller och kommunicera molekylär information som är viktig i många biologiska funktioner."
”I grund och botten skickar tumörer ut exosomer som förpackar aktiva molekyler som speglar föräldrarnas biologiska egenskaper. Medan alla celler producerar exosomer är tumörceller riktigt aktiva jämfört med normala celler, säger Zeng.
Ett diagnostiskt verktyg med hög känslighet
Den nya anordningen är ett 3D-nanoingenjörsverktyg med ett fiskbensmönster som "kammar" för exosomer, vilket pressar dem att komma i kontakt med ytan på verktygets chip för analys. Denna process kallas "massaöverföring".
"Människor har utvecklat smarta idéer för att förbättra massaöverföringen i mikroskalakanaler, men när partiklar rör sig närmare sensorytan separeras de av ett litet vätskeavstånd som skapar ökande hydrodynamisk resistans", konstaterar Zeng.
"Här utvecklade vi en 3-D nanoporös fiskbensstruktur som kan tömma vätskan i det gapet för att få partiklarna i hård kontakt med ytan där sonder kan känna igen och fånga dem", förklarar han vidare.
För att utveckla denna toppmoderna enhet samarbetade Zeng och teamet med Andrew Godwin, som är expert på tumörbiomarkörer och nuvarande biträdande chef för KU Cancer Center.
För att testa chipets effektivitet använde forskarna kliniska prover från individer med äggstockscancer, en typ av cancer som är notoriskt svår att upptäcka.
På så sätt fann teamet att chipet kunde detektera förekomsten av denna cancer i även den minsta mängden plasma.
"Våra samarbetsstudier fortsätter att bära frukt och främja ett område som är avgörande för cancerforskning och patientvård - nämligen innovativa verktyg för tidig upptäckt", säger Godwin och påpekar att, "Detta studieområde är särskilt viktigt för cancer som äggstockar, med tanke på att de allra flesta kvinnor diagnostiseras i ett avancerat skede när sjukdomen tyvärr för det mesta är obotlig. ”
Flera kliniska tillämpningar
Forskarna är också stolta över att den nya enheten är lätt att tillverka, liksom att den är billig att producera, vilket innebär att bred distribution kan vara möjlig utan att öka patientkostnaderna.
”Det vi skapade här är en 3D-nanopatronmetod utan behov av någon fin nanotillverkningsutrustning - en grundutbildning eller till och med en gymnasieelever kan göra det i mitt laboratorium”, konstaterar Zeng.
"Detta är så enkelt och billigt att det har stor potential att översättas till kliniska miljöer", betonar han och förklarar att teamet [har] samarbetat med Dr. Godwin och andra forskningslaboratorier vid KU Cancer Center och molekylär biovetenskap. avdelningen för att ytterligare utforska de translationella tillämpningarna av tekniken. ”
Ännu viktigare, Zeng och kollegor hävdar att denna innovativa enhet i princip är mycket anpassningsbar. De tror att läkare i framtiden kan använda den för att diagnostisera många olika former av cancer, liksom andra sjukdomar.
"Nu tittar vi på cellodlingsmodeller, djurmodeller och även kliniska patientprover, så vi gör verkligen translationell forskning för att flytta enheten från laboratorieinställningen till mer kliniska tillämpningar", säger den ledande forskaren.
”Nästan alla däggdjursceller frigör exosomer, så applikationen är inte bara begränsad till äggstockscancer eller någon typ av cancer. Vi arbetar med människor för att titta på neurodegenerativa sjukdomar, till exempel bröst- och kolorektal cancer. ”
Yong Zeng
