Назад
Новая технология lab-on-a-chip использует магнитные частицы для выявления биомаркеров опухоли.
Диагностика и лечение рака могут быть гонкой наперегонки со временем. К тому времени, когда заболевание диагностируется у пациента, слишком часто оно уже прогрессирует, снижая шансы на выживание. Ранняя диагностика - ключ к тому, чтобы остановить болезнь. В новой работе, опубликованной в журнале Biosensors and Bioelectronics, исследователи описывают новый метод жидкостной биопсии с использованием технологии lab-on-a-chip, который, по их мнению, может обнаружить рак еще до образования опухоли.
Используя магнитные частицы, покрытые специально разработанным связующим веществом, чип для жидкостной биопсии притягивает и захватывает частицы, содержащие биомаркеры. При тщательном анализе можно определить тип рака, с с которым они ассоциированы. Это, по словам исследователей, может значительно улучшить диагностику и лечение рака. Чип нацелен на экстрацеллюлярные везикулы (EVs), тип частиц, которые выделяются большинством видов органических клеток. EVs - иногда называемые экзосомами - чрезвычайно малы, их размер обычно составляет от 40 до 200 нанометров. Но они содержат груз белков, нуклеиновых кислот, таких как РНК, метаболитов и других молекул из родительской клетки, и они поглощаются другими клетками. Если EVs содержат биомаркеры, ассоциированные с раком и другими заболеваниями, они будут распространять свой токсичный груз от клетки к клетке.
Чтобы захватить исключительно раковые экзосомы, исследователи разработали небольшой микрофлюидный чип, содержащий магнитные или золотые наночастицы, покрытые синтетическим полипептидом, который действует как агент молекулярной связи. Когда капля органической жидкости, будь то кровь, слюна, моча или любая другая, пропускается через чип, экзосомы прикрепляются к обработанным наночастицам. После того как экзосомы оказываются в ловушке, исследователи отделяют их от наночастиц и проводят протеомный и геномный анализ для определения конкретного типа рака.
"Этот метод может обеспечить очень раннюю диагностику рака, что может помочь найти терапевтические решения и улучшить жизнь пациентов", - говорит старший автор статьи Мутукумаран Пакирисами. "Жидкостная биопсия позволяет избежать травм, связанных с инвазивными биопсиями, которые предполагают хирургическое вмешательство", - добавляет он.
"Мы можем получить все маркеры рака и предсказать его прогноз, просто исследуя любую биологическую жидкость".
Детальное знание генетического состава конкретной формы рака позволит выявить ее слабые места в лечении. "Обычная химиотерапия направлена на все виды клеток и приводит к значительным и неприятным побочным эффектам", - говорит он. "С помощью точной диагностики мы можем разработать лечение, направленное только на раковые клетки". Потенциал технологии может произвести революцию в медицинской диагностике. В данном исследовании ученые использовали клетки рака молочной железы, но они ищут способы расширить свои возможности, чтобы включить широкий спектр тестирования заболеваний.
"Возможно, когда-нибудь этот продукт станет таким же доступным, как и другие тесты для точечной диагностики, например, домашние тесты на беременность", - предполагает Пакирисами.
Srinivas Bathini et al. Чип для жидкостной биопсии на основе магнитных частиц для выделения экстрацеллюлярных везикул и определения их характеристик путем амплификации генов (аннотация).
Экстрацеллюлярные везикулы (EVs) - это полученные клетками везикулы, которые играют важную роль в межклеточной коммуникации и развитии заболеваний. Эти везикулы содержат огромное количество веществ, таких как РНК, ДНК, белки и липиды из клеток их происхождения, что является хорошим источником биомаркеров. Существующие методы выделения EVs требуют много времени, не обладают достаточным выходом и чистотой, а также являются дорогостоящими. В данной работе мы представляем чип для жидкостной биопсии на основе магнитных частиц для выделения EVs с использованием синтетического пептида Vn96.
Для обеспечения эффективности захвата в чип встроен 3D-мешалка, а также блок седиментации, который позволяет захваченным EV магнитным частицам оседать в нем на основе седиментации под действием силы тяжести. Захваченные EVs затем изолируются для их элюирования и проверки. EVs характеризуются с помощью измерений сканирующей электронной микроскопии (SEM), а способность захвата и изоляции EVs подтверждается анализом отслеживания наночастиц (NTA) и атомно-силовой микроскопией (AFM).
Содержание ДНК в EVs далее характеризуется абсолютным количественным определением копий гена (RNase P) с помощью капельной цифровой ПЦР (ddPCR). Результаты показывают, что чип может захватывать и изолировать EVs, не влияя на их морфологию. Таким образом, чип для жидкостной биопсии может рассматриваться как потенциальное устройство для диагностики в клинических условиях.
