Udvikling af en nanotrådsanordning til at opdage kræft med en urintest

Celler kommunikerer gennem en række mekanismer. Nogle er velkendte:Hos dyr, for eksempel, rov trusler kan drive frigivelsen af ​​noradrenalin, et hormon, der rejser gennem blodbanen og udløser hjerte- og muskelceller til at igangsætte en "kæmp-eller-flugt"-respons.

En langt mindre kendt måde for cellulær transport er den ekstracellulære vesikel (EV). EV'er kan opfattes som små "bidder" af en celle, der er i stand til at klemme af og cirkulere i hele kroppen for at levere messenger-last til andre celler. Disse budbringere er i stigende grad blevet anerkendt som afgørende formidlere af celle-til-celle kommunikation.

I en ny undersøgelse rapporteret i Videnskabens fremskridt , forskere ved Nagoya University har udviklet et nyt medicinsk udstyr, der effektivt kan fange disse elbiler, og potentielt bruge dem til at screene for kræft. "EV'er er potentielt nyttige som kliniske markører. Sammensætningen af ​​molekylerne indeholdt i en EV kan give en diagnostisk signatur for visse sygdomme, " siger hovedforfatter Takao Yasui. "Den løbende udfordring for læger inden for ethvert område er at finde et ikke-invasivt diagnostisk værktøj, der giver dem mulighed for at overvåge deres patienter på en regelmæssig basis - f.eks. en simpel urinprøve."

Blandt de mange molekyler EV'er har vist sig at rumme er mikroRNA'er, som er korte stykker ribonukleinsyre, der spiller forskellige roller i normal cellulær biologi. Kritisk, tilstedeværelsen af ​​visse mikroRNA'er i urinen kan tjene som et rødt flag for alvorlige tilstande såsom blære- og prostatacancer. Mens denne vigtige last derfor teoretisk set kunne hjælpe læger med kræftdiagnoser, der er stadig mange teknologiske forhindringer. En sådan hindring er at finde en gennemførlig metode til at fange elbiler i tilstrækkelige mængder til at analysere dem i en rutinemæssig klinisk setting.

"Indholdet af elbiler i urinen er ekstremt lavt, ved mindre end 0,01 procent af det samlede væskevolumen. Dette er en stor barriere for deres diagnostiske nytte, " Yasui noter. "Vores løsning var at indlejre zinkoxid nanotråde i en specialiseret polymer for at skabe et materiale, som vi troede ville være yderst effektivt til at fange disse vesikler. Vores resultater tyder på, at enheden faktisk er ret effektiv. Vi opnåede en indsamlingsprocent på over 99 procent, overgår ultracentrifugering såvel som andre metoder, der i øjeblikket bliver brugt i marken."

For at teste det praktiske af deres enhed, forskerholdet sammenlignede mikroRNA'erne fra elbiler isoleret fra raske patienter med dem, der var isoleret fra patienter, der allerede var diagnosticeret med blære, prostata, og andre former for kræft. Især deres teknik krævede kun 1 milliliter urin - langt mere end den typiske "deponering" tilvejebragt under et rutinetjek - og fandt et væsentligt større antal og forskellige typer af mikroRNA'er sammenlignet med standard ultracentrifugeringsmetoden.

"At finde en bestemt, reproducerbar markør til at bekræfte en kræftdiagnose er vanskelig. Dette gælder især for mikroRNA'er, som er en relativt ny klasse af markører på området, " medforfatter Yoshinobu Baba forklarer. "Nogle gange anses det for at være en succes at finde blot ét pålideligt mikroRNA. Ved at bruge denne tilgang, vi var overraskede over at opdage, at ikke kun én, men hele kombinationer af mikroRNA'er kan være forbundet med forskellige typer kræft. Resultaterne er foreløbige, selvfølgelig, men vi håber, at vores enhed kan hjælpe med at lægge grunden til nemmere måder at diagnosticere livstruende sygdomme på så tidligt som muligt."