Экспресс-анализ на рак с помощью наночастиц

Ученые уже давно пытаются разработать простые и эффективные анализы, которые помогали бы выявлять рак на ранних стадиях. На этот раз инновационное решение предложили исследователи из Массачусетского технологического института (Massachusetts Institute of Technology, США). Они создали наночастицы, которые помогают диагностировать онкозаболевание с помощью анализа мочи. Авторы утверждают, что их методика даже позволяет определять тип злокачественной опухоли и оценивать ее реакцию на лечение. При этом анализ весьма прост: его так же легко провести, как домашний тест на COVID-19 или проверить мочу на глюкозу тест-полосками.

Ученые сконструировали наночастицы таким образом, что при столкновении со злокачественной опухолью в организме они выделяют короткие цепочки ДНК, которые затем попадают в мочу. Это позволяет сделать диагностику не только весьма точной, но и специфичной по отношению к каждому типу рака. А простота проведения анализа должна сделать его доступным для большинства пациентов.

Авторы работы отмечают:

Мы пытаемся внедрять инновации, которые можно было бы использовать на практике в условиях ограниченных ресурсов. Наш тест проводится с помощью полоски бумаги, и это позволяет сделать его максимально доступным. Это недорогая технология, способная быстро предоставить диагностическую информацию.

Во время экспериментов на мышах новая методика позволила обнаруживать с помощью нанодатчиков пять разных ферментов, экспрессируемых злокачественными опухолями. Возможности технологии можно расширить, чтобы обнаруживать не менее 46 ДНК-«штрих-кодов».

Интеллектуальная собственность https://www.euroonco.ru

ДНК-«штрих-коды»

Результаты этой научной работы были опубликованы Nature Nanotechnology, а старшим автором статьи выступил профессор Сангита Бхатиа. В течение предыдущих нескольких лет сотрудники его лаборатории разрабатывали так называемые синтетические биомаркеры для диагностики рака. В основу разработок легла идея обнаружения в образце крови биомаркеров рака — специфических белков, циркулирующих опухолевых клеток. Проблема естественных опухолевых маркеров в том, что они зачастую выделяются в кровоток в малом количестве, и их выявление превращается в поиски иголки в стоге сена, особенно на ранних стадиях заболевания. С помощью синтетических маркеров этот слабый «опухолевый сигнал» можно значительно усилить.

Ранее ученые под руководством Бхатиа создали наночастицы, способны выявлять активность протеаз. Эти ферменты помогают злокачественным клеткам покидать свое изначальное местоположение и оседать в других органах, разрушая белки внеклеточного матрикса. Диагностические наночастицы покрыты пептидами, которые «разрезаются» протеазами. Когда фермент «отрезает» такой пептид от наночастицы, он попадает в кровоток, и затем его можно обнаружить в моче.

Изначально выявлять такие синтетические маркеры в организме пациентов планировалось с помощью масс-спектрометра. Но от этой идеи быстро отказались, потому что она привязывает диагностику к достаточно дорогостоящему оборудованию. Исследователи решили «считывать» ДНК-«штрих-коды» с помощью технологии CRISPR. Для этого достаточно окунуть в мочу специальную полоску бумаги. Если в моче присутствует биомаркер (фрагмент ДНК, отщепленный опухолевой протеазой от наночастицы), то на полоске появляется темная полоса. Наночастицы можно сконструировать таким образом, чтобы на каждой находилось сразу несколько ДНК-«штрих-кодов». Таким образом, анализ способен выявлять сразу несколько типов злокачественных опухолей и различать их между собой.

Возможности нового метода диагностики

В экспериментах на мышах ученые использовали панель из пяти ДНК-«штрих-кодов». Эта методика была в состоянии отличить первичные злокачественные опухоли легких от легочных метастазов при раке толстой кишки.

Исследователи считают, что на людях придется использовать больше разных ДНК-«штрих-кодов», потому что между злокачественными опухолями есть довольно много различий. Был разработан микрофлюидный чип, способный считывать до 46 «штрих-кодов» за один раз.

Предполагается, что новый анализ можно будет использовать не только для диагностики, но и чтобы оценивать эффективность лечения, проверять, не произошел ли рецидив. В настоящее время авторы разработки продолжают совершенствовать свою методику и готовятся проверить ее на людях в клинических исследованиях.

Возможно, когда-нибудь рак и можно будет диагностировать по простому анализу крови или мочи. Пока такой возможности нет, но есть другие методы диагностики, способные выявить злокачественную опухоль на ранней стадии и спасти жизнь. В клиниках федеральной сети «Евроонко» доступны комплексные скрининговые программы, включающие все необходимые исследования. Свяжитесь с нами, чтобы узнать подробности.

Источник: sciencedaily.com.