Målretning mod kræftceller ved at måle elektriske strømme

EPFL-forskere har brugt elektrokemisk billeddannelse til at tage et skridt fremad med at kortlægge fordelingen af ​​biomolekyler i væv. Denne teknologi, som kun bruger endogene markører – frem for kontrastmidler – kunne være et alternativ til nuværende cellebilleddannelsesteknikker.

Inden for terapiområdet – et sammendrag af ordene "terapi" og "diagnostik" – bruger forskere rumlig information om kræftceller i kroppen til at komme med målrettede terapier. Men denne tilgang kræver fluorescerende markører. Elektrokemisk billeddannelse, som kun bruger vævets naturlige – eller endogene – elektrokemiske markører, kunne også give lægerne det, de skal bruge for at stille diagnoser og ordinere behandlinger. I et nyligt gennembrud, EPFL forskere, arbejder med Linkou Chang Gung Memorial Hospital i Taiwan, brugte en teknik kaldet scanning elektrokemisk mikroskopi til at producere billeder af hæmoglobin i en muses hjerte.

For at kortlægge fordelingen af ​​biomarkører og nanomaterialer i animalsk og menneskeligt væv, EPFL-forskerne brugte en scanner udstyret med elektrokemiske sonder. Denne enhed, som blev udviklet af Andreas Lesch og Tzu-En Lin i Laboratory of Physical and Analytical Electrochemistry på EPFLs Valais Wallis campus i Sion, har otte fleksible mikroelektroder, der er opstillet side om side. Enheden scanner væv nedsænket i en elektrolytopløsning for at måle den elektrokemiske respons. Nogle typer molekyler og nanomaterialer, der er opbygget i vævet, udveksler elektroner med den elektrokemiske mediator i opløsningen, og de resulterende elektriske strømme bruges af forskerne til at rekonstruere billedet. Elektrokemisk billeddannelse kan også overvåge redoxtilstanden af ​​kræftceller, hvilket er helt anderledes end normale cellers. Den kan derfor afsløre, om der er et stort antal kræftceller, og hvor de befinder sig.

Brug af bananskind til at studere stadierne af melanom

Forskerne startede med at studere de typiske biomarkører for melanom, som også kan findes i de sorte pletter på overmodne bananer. Ved at drage fordel af denne lighed, de var i stand til at arbejde på frugten for at udvikle en billedbehandlingsteknik, der var i stand til at måle tyrosinase i menneskelig hud og kortlægge dens fordeling. Der er nu også taget et vigtigt skridt fremad med at anvende billeddannelsesteknikken på tykt væv – som en biopsi af menneskelig hud – foruden tynde tværsnit af celler.

"Vi er perfekt i stand til at bruge elektrokemi til at dræbe kræftceller på objektglas og i petriskåle, men at gøre det i tykt væv er en anden historie, " siger Hubert Girault, der driver Laboratoriet for Fysisk og Analytisk Elektrokemi. Ja, Professor Girault håber, at det en dag vil være muligt at bruge elektrokemisk mikroskopi under operationen. Han forestiller sig en enhed med indbyrdes forbundne mikroelektroder, der er i stand til at producere et billede, der vil teste for tumorer og derefter elektrokemisk ødelægge eventuelle kræftceller fundet ved at påføre et spændingsudbrud:"Omkring to volt, det er ikke meget, men det er nok til at generere iltradikaler og eliminere kræftceller, " siger Girault. Forskernes resultater er netop blevet offentliggjort i Angewandte Chemie International Edition .