Meget følsom metode til at opdage potentiel cancerbiomarkør

Exosomer regulerer intercellulær kommunikation i kræftformer, og henleder opmærksomheden som en potentiel kræftbiomarkør. En japansk forskergruppe har udviklet en meget følsom metode til at opdage disse exosomer, som potentielt kan bidrage til tidlig opdagelse af kræft.

Forskningsgruppen var fokuseret omkring fakultetet i Kobe University Medical Device Fabrication Engineering Center, ledet af professor Toshifumi Takeuchi (Kobe University Graduate School of Engineering) og professor Ryohei Sasaki (Kobe University Hospital), i samarbejde med Kazuyuki Hamada (System Instruments Co., Ltd.). Resultaterne blev offentliggjort den 3. januar i Angewandte Chemie International Edition , og vist på indersiden af ​​journalen (Figur 1).

Exosomer er membranvesikler bestående af lipid-dobbeltlag, der kun måler omkring 100 nanometer og udledes fra forskellige celler. Exosomer udskilt fra kræftceller er tæt forbundet med kræftmigrering, invasion, og metastaser. Ved at undersøge disse kræft-udskilte exosomer, vi kan muligvis udvikle en ny metode til tidlig opdagelse af kræft.

Nuværende eksosomanalysemetoder involverer komplicerede og tidskrævende procedurer, inklusive en kombination af ultracentrifugering og affinitetsseparation. Hvis vi kunne differentiere kræftudskilte exosomer fra andre exosomer i kropsvæsker uden komplicerede forbehandlinger, dette ville muliggøre en simpel test for tidlig opdagelse af kræft.

Ved hjælp af molekylær prægningsteknologi (figur 2), holdet forberedte en kunstig polymerfilm på omkring 30 nanometer, besidder hulrum på størrelse med et exosom oven på glassubstratet (et exosombindende hulrum). Derefter, ved hjælp af deres egen post-imprinting-teknologi, forskerne introducerede selektivt antistoffer, der kan genkende membranproteiner på overfladen af ​​exosomer, og fluorescerende molekyler, der kan rapportere exosombindingsinformation. Dette resulterede i en exosom-følende chip (figur 3), en banebrydende, højfølsom fluorescensdetektionschip, der kombinerer antistoffer og kunstige materialer. Det genkender membranproteinerne på exosomer, fanger exosomer, og rapporterer informationen via ændringer i fluorescens.

For at forenkle exosomanalyse ved hjælp af denne fluorescensbaserede sensingplatform, teamet samarbejdede med System Instruments Co., Ltd. for at skabe en enhed, der automatiserer hele analyseprocessen (figur 4). Dette instrument er et meget følsomt CMOS-kameramonteret fluorescensmikroskop udstyret med en 3-D robotarm. Med en specialfremstillet flad pipettespids indsat med det exosomfølende substrat, den kan automatisk udføre sugning, udledning, fluorescensdetektion og substratrensning af prøverne. Ved at bruge dette udstyr, uden forbehandling og inden for 10 minutter, holdet opnåede hidtil uset højfølsomhedsdetektion på 6 pikogram pr. milliliter. Denne teknologi gør os i stand til at detektere omkring 150 exosomer i 10 mikroliter, et følsomhedsniveau, der langt overgår tidligere rapporterede måleteknikker.

Til tidlig opdagelse af kræft, vi har brug for forhåndstjek, før sygdommen tager fat, men i øjeblikket betyder kompleksiteten af ​​disse kontroller, at kun en lille del af personerne bliver screenet. Instrumentet udviklet i denne undersøgelse gør det lettere at analysere eksosomer i kropsvæsker. "Fremadrettet, vi vil indsamle kliniske prøver i stor skala og udføre exosomanalyse, " kommenterer professor Takeuchi. "Hvis det kan verificeres, at analyse af kræftudskilte exosomer er nyttigt ved kræftscreeninger, dette vil bidrage til at øge antallet af fremvisninger. Det kan også anvendes til kræfttests, behandlingseffektivitet, forudsigelser om overførsel af kræft, og prognoser efter behandling."