Små enheder lavet af DNA opdager kræft med færre falske alarmer

Et nyt kræftdetekteringsværktøj bruger bittesmå kredsløb lavet af DNA til at identificere kræftceller ved de molekylære signaturer på deres overflade.

Duke University-forskere skabte de simple kredsløb ud fra interagerende strenge af syntetisk DNA, der er titusindvis af gange finere end et menneskehår.

I modsætning til kredsløbene i en computer, disse kredsløb fungerer ved at knytte sig til ydersiden af ​​en celle og analysere den for proteiner, der findes i større antal på nogle celletyper end andre. Hvis et kredsløb finder sine mål, det mærker cellen med et lille lysende mærke.

Fordi enhederne skelner celletyper med højere specificitet end tidligere metoder, forskerne håber, at deres arbejde kan forbedre diagnosen, og give kræftbehandlinger et bedre mål.

Et team ledet af Duke datalog John Reif og hans tidligere ph.d. studerende Tianqi Song beskrev deres tilgang i et nyligt nummer af Journal of the American Chemical Society .

Lignende teknikker er tidligere blevet brugt til at opdage kræft, men de er mere tilbøjelige til falske alarmer - fejlidentifikationer, der opstår, når blandinger af celler har et eller flere af de proteiner, et DNA-kredsløb er designet til at screene for, men ingen enkelt celletype har dem alle.

For hver kræftcelle, der detekteres korrekt ved hjælp af nuværende metoder, en del af sunde celler bliver også fejlmærket som muligvis kræftfremkaldende, når de ikke er det.

Hver type kræftcelle har et karakteristisk sæt af cellemembranproteiner på sin celleoverflade. For at skære ned på tilfælde af fejlagtig identitet, Duke-teamet designede et DNA-kredsløb, der skal hænge fast på den specifikke kombination af proteiner på den samme celle for at virke.

Som et resultat er de meget mindre tilbøjelige til at markere de forkerte celler, sagde Reif.

Teknologien kan bruges som et screeningsværktøj til at udelukke kræft, hvilket kan betyde færre unødvendige opfølgninger, eller at udvikle mere målrettede kræftbehandlinger med færre bivirkninger.

Hvert grundlæggende element i deres DNA-kredsløb består af to DNA-strenge. Den første DNA-streng foldes sammen og parrer sig delvist med sig selv for at danne en hårnåleform. Den ene ende af hver hårnål er bundet til en anden DNA-streng, der fungerer som en lås og tøjring, foldning på en sådan måde, at den passer til et specifikt celleoverfladeprotein som en puslespilsbrik. Sammen fungerer disse to strenge for at verificere, at det pågældende protein er til stede på celleoverfladen.

At lede efter kræft, kredsløbskomponenterne blandes med en persons celler i laboratoriet. Hvis nogen celler er besat med den rigtige kombination af proteiner, hele kredsløbet vil vedhæfte. Tilføjelse af en streng af "initiator" DNA får derefter en af ​​hårnålene til at åbne sig, hvilket igen udløser en anden i en kædereaktion indtil den sidste hårnål i kredsløbet åbnes og cellen lyser op.

Testkørsler af enheden i reagensglas i Reifs laboratorium viste, at den kan bruges til at påvise leukæmiceller og til at skelne dem fra andre typer kræft inden for få timer. bare på grund af deres glød.

Enhederne kan let rekonfigureres til at detektere forskellige celleoverfladeproteiner ved at erstatte tøjringsstrengene, siger forskerne. I fremtiden, Reif planlægger at DNA-kredsløbene frigiver et lille molekyle, der advarer kroppens immunsystem om at angribe kræftcellen.

Teknologien er ikke klar til bedste sendetid endnu. Forskerne siger, at deres DNA-kredsløb kræver test under mere realistiske forhold for at sikre, at de stadig markerer de rigtige celler.

Men det er et lovende skridt i retning af at sikre, at kræftscreeninger og behandlinger søger efter de rigtige skyldige.