Papirbaseret teknologi fremmer tidligere opdagelse af kræft

Forskere fra Washington State University har udviklet en teknologi, der er mere end 30 gange mere følsom end nuværende laboratoriebaserede tests til at finde biomarkører for kræft i tidligt stadium i blodet.

Teknologien bruger et elektrisk felt til at koncentrere og adskille cancerbiomarkører på en papirstrimmel. Det kan en dag blive en slags flydende biopsi og kan føre til tidligere opdagelse og hurtigere behandling af kræft, en sygdom, der forårsager mere end 9,6 millioner dødsfald om året rundt om i verden.

Ledet af Wenji Dong, lektor ved Gene and Linda Voiland School of Chemical Engineering and Bioengineering, og kandidatstuderende Shuang Guo, forskerne var i stand til at opdage minimale niveauer af kræftmarkørerne i små ekstracellulære bobler kaldet exosomer på så lidt som 10 minutter. Rapportering om deres arbejde i journalen, Biosensorer og bioelektronik , forskerne kalder arbejdet for et "betydeligt skridt" i udviklingen af ​​hurtig testning og tidlig opdagelse af kræft.

Forskere har længe søgt måder at opdage kræft tidligere for at redde flere liv. Mens der er udviklet laboratorietests til at påvise tumorbiomarkører i blod, de kan ofte ikke finde kræft i tidligt stadie, fordi kræftmarkørerne er på niveauer for lave til at opdage. I stedet, folk finder oftest ud af, at de har kræft gennem invasive biopsier, når tumorer er etableret.

I de seneste år, forskere har opdaget, at en af ​​måderne, hvorpå kræftceller spredes og kommunikerer med andre dele af kroppen, er ved hjælp af små exosom-vesikler i blod eller andre væsker. I størrelse fra 40 til 120 nanometer, eller omkring 1000 gange mindre i bredden end et hårstrå, exosomer menes at transportere molekyler fra forældrekræftceller gennem kroppen, ind i og derefter omprogrammere venlige celler til at blive kræft. Kræftceller udskiller også flere exosombobler end almindelige celler.

"Exosomer giver en unik mulighed som kræftmarkør, " sagde Dong.

Imidlertid, at finde de kræftfyldte exosomer i blodprøver er udfordrende. De ser det samme ud som normale celle-eksosomer og andre ekstracellulære bobler, og de er i meget lave niveauer i blodet ved tidlig kræftsygdom.

WSU-teamet anvendte for første gang en teknologi, der bruger et elektrisk felt til hurtigt at isolere, berige og detektere exosomer taget fra en prostatacancercellelinje.

Teknologien var i stand til at koncentrere og derefter adskille kræftcellernes exosomer fra dem fra normale celler ved hjælp af immunbinding. Det er, forskerne fangede måleksosomerne ved at bruge et antistof, der er specifikt for en proteinmarkør på exosomoverfladen. Forskerne var også i stand til at udskille og analysere kræftproteinmarkører i exosomer.

Teknologien var 33 gange mere følsom end konventionelle metoder, der bruges i forskningslaboratorier til at opdage og analysere exosomer.

"Dette har potentialet til at blive en teknik, der er i stand til at koncentrere prøver i størrelsesordener på få minutter, " sagde Dong.

Forskerne demonstrerede deres teknologi med succes med et testserum. De arbejder nu på at forbedre det ved at bruge en større mængde menneskeblod, som med en forvirrende blanding af hormoner, lipider, og andre elementer, der flyder rundt, kan skabe et udfordrende miljø for vellykket test. Forskerne arbejder også på at justere teknologiens strømkrav, så det kan bruges bærbart og lettere i medicinske omgivelser.