Nanoteknologi-baseret sensor udviklet til at måle mikroRNA'er i blod, hurtigere opdagelse af kræft

En enkel, ultrafølsom mikroRNA-sensor udviklet og testet af forskere fra videnskabs- og medicinskolerne ved Indiana University-Purdue University Indianapolis og Indiana University Melvin og Bren Simon Cancer Center lover udformningen af ​​nye diagnostiske strategier og, potentielt, til prognose og behandling af bugspytkirtel og andre kræftformer.

I en undersøgelse offentliggjort i november-udgaven af ACS Nano , et peer-reviewed tidsskrift fra American Chemical Society med fokus på nanovidenskab og nanoteknologisk forskning, IUPUI-forskerne beskriver deres design af romanen, lavpris, nanoteknologi-aktiveret genanvendelig sensor. De rapporterer også om de lovende resultater af test af sensorens evne til at identificere kræft i bugspytkirtlen eller indikere eksistensen af ​​en godartet tilstand ved at kvantificere ændringer i niveauer af mikroRNA-signaturer forbundet med kræft i bugspytkirtlen. MikroRNA'er er små RNA-molekyler, der regulerer, hvordan større RNA-molekyler fører til proteinekspression. Som sådan, mikroRNA'er er meget vigtige i biologi og sygdomstilstande.

"Vi brugte de grundlæggende begreber inden for nanoteknologi til at designe sensoren til at detektere og kvantificere biomolekyler i meget lave koncentrationer, " sagde Rajesh Sardar, Ph.D., hvem der har udviklet sensoren.

"Vi har designet en ultrafølsom teknik, så vi kan se små ændringer i mikroRNA-koncentrationer i en patients blod og bekræfte tilstedeværelsen af ​​bugspytkirtelkræft." Sardar er assisterende professor i kemi og kemisk biologi på School of Science ved IUPUI og leder et tværfagligt forskningsprogram med fokus på skæringspunktet mellem analytisk kemi og nanovidenskaben mellem metalliske nanopartikler.

"Hvis vi kan fastslå, at der er kræft i bugspytkirtlen, fordi sensoren registrerer høje niveauer af microRNA-10b eller et af de andre mikroRNA'er, der er forbundet med den specifikke kræft, vi kan muligvis behandle det før, "sagde Murray Korc, M.D., Myles Brand -professor i kræftforskning ved IU School of Medicine og en forsker ved IU Simon Cancer Center. Korc, arbejdet sammen med Sardar for at forbedre sensorens muligheder og ledede testningen af ​​sensoren og dens kliniske anvendelser samt fremme forståelsen af ​​bugspytkirtelkræftbiologi.

"Det er især vigtigt for bugspytkirtelkræft, fordi det for mange patienter er symptomfrit i årevis eller endda et årti eller mere, på hvilket tidspunkt det har spredt sig til andre organer, når kirurgisk fjernelse ikke længere er mulig, og terapeutiske muligheder er begrænsede, " sagde Korc. "F.eks. diagnosticering af kræft i bugspytkirtlen på et tidligt stadium af sygdommen efterfulgt af kirurgisk fjernelse er forbundet med 40 procent fem års overlevelse. Diagnose af metastatisk kræft i bugspytkirtlen, derimod er forbundet med en forventet levetid, der ofte kun er et år eller mindre.

"Skønheden i sensoren designet af Dr. Sardar er dens evne til nøjagtigt at registrere milde stigninger i mikroRNA -niveauer, som kunne give mulighed for tidlig kræftdiagnose, " tilføjede Korc.

I løbet af det seneste årti, undersøgelser har vist, at mikroRNA'er spiller en vigtig rolle i kræft og andre sygdomme, såsom diabetes og hjerte -kar -lidelser. Den nye IUPUI nanoteknologi-baserede sensor kan registrere ændringer i enhver af disse mikroRNA'er.

Sensoren er en lille glaschip, der indeholder trekantede guld-nanopartikler kaldet 'nanoprismer'. Efter at have dyppet det i en prøve af blod eller en anden kropsvæske, videnskabsmanden måler ændringen i nanoprismens optiske egenskaber for at bestemme niveauerne af specifikke mikroRNA'er.

"At bruge guld nanoprismer kan lyde dyrt, men det er ikke fordi disse partikler er så meget små, " sagde Sardar. "Det er en ret billig teknik, fordi den bruger nanoteknologi og har brug for meget lidt guld. 250 dollars guld gør 4, 000 sensorer. Fire tusinde sensorer giver dig mulighed for at gøre mindst 4, 000 tests. De lave omkostninger gør denne teknik ideel til brug overalt, herunder i miljøer med lav ressource i dette land og rundt om i verden."