GLUT5 fluorescerende sonde fingeraftryk kræftceller

Bestemmelse af tilstedeværelsen af ​​kræft, såvel som dens type og malignitet, er en stressende proces for patienter, der kan tage op til to uger at få en diagnose. Med en ny smule teknologi-en sukkertransporterende biosensor-håber forskere ved Michigan Technological University at reducere denne tidsramme ned til minutter.

Et samarbejde af kemikere og ingeniører fra Michigan Tech lægger grunden til denne vision i to nye papirer. I Royal Society of Chemistry's journal Kemisk kommunikation , teamet forklarer den grundlæggende videnskab bag flerfarvede sonder, der muliggør målretning af kræftrelevant fruktosetransportør, fordybe sig i den billedbaserede detektion af kræftceller. I journalen Biosensorer , teamet behandler ansøgninger om påvisning af brystkræft og differentiering af ikke -malignt, præ-maligne og maligne kræftceller.

To Michigan Tech -forskere samarbejdede om undersøgelserne. Marina Tanasova, adjunkt i kemi, og Smitha Rao, adjunkt i biomedicinsk teknik, forvandlet et 10-minutters kontormøde til et toårigt samarbejde bygget på en lille fluorescerende sonde, der opsøger fructosetransportøren ved navn GLUT5.

Celler har brug for kulhydrater; facilitative glukosetransportører (GLUT'er) bringer næringsstoffer ind og ud af celler. Når stofskiftesvingninger sparker ind - sig f.eks. fra kræftudvikling-den overordnede sammensætning af GLUT'er ændres, så mere eller mindre GLUT'er er aktive. Fruktosetransportører som GLUT5 er af særlig interesse på grund af den direkte forbindelse mellem fructoseoptagelse og kræftudvikling, som også ændrer sig, efterhånden som kræften skrider frem og bliver ondartet.

I deres Kemisk kommunikation papir, Tanasova og Raos team rapporterer om design og validering af fluorescerende sonder, kaldet ManCous, at observere GLUT5 -aktivitet i en celle; de dokumenterer også den flerfarvede fluorescens, der adskiller GLUT5-rige celler fra dem, der mangler GLUT5. Opfølgningen Biosensorer papir, giver en principiel anvendelse af disse sonder som værktøjer til at vurdere og sammenligne GLUT5 og metabolisk aktivitet af forskellige celletyper, herunder normale celler og forskellige kræftundertyper.

"Vi kom tættere på en grundlæggende screening af cellernes GLUT -sammensætning - en der både opdager kræft og adskiller type, "Tanasova siger og tilføjer, at selvom konceptet er elegant, det er ikke let at udvikle teknologien. "Fra grundvidenskab til anvendelse, der er meget transformation, der skal ske. "

Ved bedre at forstå videnskaben bag sukkertransportører, teamet er mere rustet til at bygge teknologi, der fanger et nøjagtigt og præcist GLUT -fingeraftryk af kræftceller.

"Denne sonde er som en schweizisk hærkniv, "Rao siger, forklarer, at kræftdetektion ikke er den eneste anvendelse til sonden. "Jo mere vi lærer om kræft gennem disse sonder, jo flere muligheder vi har for at anvende dem - hvilket betyder flere chancer for at behandle forskellige kræftformer, forhåbentlig helbrede dem, og i det mindste forhindre deres spredning og maksimere levering af lægemidler. "

Det, der gør sonden så alsidig, er dens evne til ikke kun at opsøge og fremhæve kræftceller, men også for at afsløre de metaboliske nuancer i forskellige stadier af kræftudvikling. Mens kræft generelt smutter fruktose op, GLUT5 og metabolisk aktivitet af ikke -ondartet, præ-maligne og maligne brystkræftceller varierer, hvilket er hvad Rao, Tanasova og deres team udforskede i Biosensorer papir. De fandt ud af, at ManCou-prober muliggør parallel analyse og kvantificering af GLUT5 og metabolisk aktivitet af celler lige efter en 10-minutters inkubationsperiode. De bemærkelsesværdige forskelle i fluorescensintensitet observeret mellem normale celler og kræftceller, samt forskellige kræftformer, give vigtige differentieringspunkter mellem forskellige celletyper og gøre disse sonder til lovende værktøjer til kræftdetektion og diagnostik.

Undersøgelsen er stadig tidligt, men Tanasova og Rao har en klar vision for projektets næste trin. Værket er meget samarbejdsvilligt og bygget sammen med deres medforfatteres indsats, herunder ph.d. -studerende Srinivas Kannan og Vagarshak Begoyan, forsker? ukasz J. Weseli? ski, sammen med kandidatstuderende Joseph Fedie, Shuai Xia og bachelor Alexis Ferrier.

Samarbejdet er i gang. Kemikerholdet - Tanasova, Begoyan og Weseli? Ski - planlægger at dykke dybere ind i fructosetransportørernes verden for at udvide det, de har bestemt om GLUT5 og give adgang til sonder, der er målrettet mod andre GLUT'er. Der er masser af materiale at dække for at visualisere og kvantificere hver GLUT -transportør i cellemembranen. Teamet af biomedicinske ingeniører - Rao og Kannan - fokuserer på at vurdere mange anvendelser af disse sonder, herunder standardbiopsianalyse og skubbe teknologien ud i klinisk praksis gennem udviklingen af ​​en kræftdetekteringsenhed, der er velegnet til pleje.

Som Rao udtrykker det, holdet er ved at forme deres legoklodser, så de kan bygge ned ad vejen. Forfining af sygdomsopdagelse og behandling er fortsat drivkraften bag dette tværfaglige samarbejde. Den overordnede idé fokuserer fortsat på at tage sukkertransportører og bruge dem som en gateway for bedre at forstå kræftens art.