Påvisning af det uopdagelige i prostatacancertestning

(PhysOrg.com) - Et team af forskere fra Northwestern University, ved hjælp af et ekstremt følsomt nanoteknologibaseret værktøj kendt som biostregkodesystemet, har påvist tidligere upåviselige niveauer af prostataspecifikt antigen (PSA) hos patienter, der har gennemgået radikal prostatektomi. Denne nye analyse, blot en af ​​mange, der udvikles af efterforskere ved Nanomaterials for Cancer Diagnostics and Therapeutics Center for Cancer Nanotechnology Excellence (Northwestern CCNE), er 300 gange mere følsom end kommercielt tilgængelige PSA-tests.

Evnen til nemt og hurtigt at opdage meget lave niveauer af PSA kan gøre det muligt for læger at diagnosticere mænd med prostatacancer-tilbagefald år tidligere, end det er muligt i øjeblikket. Prostatakræft er den næststørste årsag til kræftdød for mænd i USA. (Kun lungekræft er mere dødbringende.) "Vi har defineret et nyt nul for PSA, " sagde Chad Mirkin, Ph.D., hovedefterforsker i det nordvestlige CCNE. "Dette niveau af følsomhed ved påvisning af lave koncentrationer af PSA vil fjerne skyderne fra det medicinske samfund, især når det kommer til at spore resterende sygdom." Denne undersøgelse, som blev ledet af Mirkin og C. Shad Thaxton, M.D., vises i Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) .

"Denne nye PSA-analyse kan ændre behandlingen af ​​patienter, der er blevet behandlet med kirurgi for prostatacancer, " sagde William J. Catalona, M.D., direktør for Clinical Prostate Cancer Program på Northwesterns Lurie Cancer Center. Han var den første til at demonstrere, at PSA-testen, en simpel blodprøve, kunne bruges som et screeningsværktøj for prostatakræft. "Undersøgelser har vist, at postoperativ strålebehandling givet tidligt til patienter med uønsket patologi, kaldet adjuvansstråling, reducerer gentagelseshyppigheden og forbedrer overlevelse, " sagde Catalona. Efter fjernelse af prostatakirtlen, patienter har typisk PSA-niveauer, der ikke kan påvises, når de måles ved hjælp af konventionelle diagnostiske værktøjer. "Fordi 'nano-PSA-analysen' er mere følsom end de nuværende kommercielt tilgængelige PSA-tests, det kan gøre det muligt for læger at målrette adjuverende stråling til patienter, der er bestemt til at have en livstruende tumortilbagefald."

Undersøgelsen er en tidlig indikator for, hvordan nanoteknologi kan bruges til at forbedre medicinsk diagnostik og tidlig kræftopdagelse. I tilfælde af recidiv af prostatacancer efter primær kirurgisk behandling, patienter med påviselige, men ikke-stigende PSA-niveauer, kan forsikres om, at deres kræft ikke vil gentage sig. Denne forsikring kan potentielt leveres meget tidligere end med konventionelle diagnostiske værktøjer. For patienter med stigende PSA -niveauer, opdaget før konventionelle værktøjer er i stand, læger kunne diagnosticere et tilbagefald og gribe ind i overensstemmelse hermed.

Desuden, effektiviteten af ​​postoperativ behandling kunne vurderes ved at overvåge en patients PSA-niveauer. Sporing af PSA-niveauer tidligt, før konventionelle værktøjer er i stand, kan tillade læger at validere behandlinger for tilbagevendende kræft, såsom stråling, hormonbehandlinger og kemoterapier. Den mest effektive vil være i stand til at holde PSA-niveauet nede.

"Den første vej til et nyt lægemiddel er et godt diagnostisk værktøj, og det er det, vi har her, " sagde Mirkin. "Denne bio-stregkode assay, eller en variant af det, kunne være et kommercielt værktøj på så lidt som 18 måneder. Teknologien er der. Nu er det en forretningsbeslutning."

PSA er et protein, der produceres af cellerne i prostatakirtlen og findes i blodbanen. Denne pilotundersøgelse så på serumprøver fra 18 post-prostatektomipatienter indsamlet i løbet af en årrække.

Forskerne var i stand til pålideligt og nøjagtigt at kvantificere PSA-værdier ved mindre end 0,1 nanogram per milliliter, den kliniske detektionsgrænse for kommercielle assays. Den nedre detektionsgrænse for PSA ved hjælp af bio-stregkodeanalysen er cirka 300 gange lavere end den nedre detektionsgrænse for kommercielle test. PSA-målingerne blev brugt til at klassificere patienterne som enten ingen tegn på sygdom eller med tilbagefald af sygdom. Northwestern-teamet udfører nu en lignende retrospektiv undersøgelse af 260 patienter og planlægger i sidste ende at lave en stor prospektiv undersøgelse.

Den ultrafølsomme teknologi er baseret på guld nanopartikelprober dekoreret med DNA og antistoffer, der kan genkende og binde til PSA, når de er til stede i ekstremt lave niveauer i en blodprøve. En magnetisk mikropartikel, udstyret med et andet antistof mod PSA, bruges også i analysen. Når i opløsning, de antistoffunktionaliserede partikler "genkender" og binder sig til PSA, at sætte proteinet mellem de to partikler.

Nøglen er, at der er knyttet hundredvis af identiske DNA-strenge til hver lille guld-nanopartikel. Mirkin kalder dette "stregkode-DNA", fordi de har designet det som en etiket, der er specifik for PSA-målet. Efter at "partikel-protein-partikel"-sandwichen er fjernet magnetisk fra opløsningen, DNA'et fjernes fra sandwichen og aflæses ved hjælp af et Verigene® ID-system, en nanoteknologisk platform designet til at detektere og kvantificere DNA. Mængden af ​​tilstedeværende PSA beregnes ud fra mængden af ​​stregkode-DNA. For hvert molekyle af indfanget PSA, hundredvis af DNA-strenge frigives, hvilket er en af ​​måderne PSA -signalet forstærkes.

Dette arbejde, som er beskrevet i et papir med titlen, "Nanopartikel-baseret bio-stregkode assay redefinerer 'upåviselig' PSA og biokemisk tilbagefald efter radikal prostatektomi, "blev støttet af NCI Alliance for Nanotechnology in Cancer, et omfattende initiativ designet til at fremskynde anvendelsen af ​​nanoteknologi til forebyggelse, diagnose, og behandling af kræft. Efterforskere fra Innsbruck Medical University i Østrig deltog også i denne undersøgelse. Et sammendrag af denne artikel er tilgængelig på tidsskriftets hjemmeside.

Leveret af National Cancer Institute (nyheder:web)