Ny blodprøve opdager hurtigt tegn på kræft i bugspytkirtlen

Kræft i bugspytkirtlen forventes at blive den næstdødeligste kræft i USA i 2030. Det er svært at helbrede, fordi det normalt ikke opdages, før det har nået et fremskredent stadium. Men en ny diagnostisk test udviklet af forskere ved UC San Diego viser løfte om at opdage sygdommen tidligere.

Testen, som er på proof-of-concept-stadiet, kan hurtigt screene en dråbe blod for biomarkører for kræft i bugspytkirtlen. Det kan give resultater på mindre end en time. Resultaterne blev offentliggjort for nylig i tidsskriftet ACS Nano .

"Et vigtigt skridt mod at kunne helbrede sygdomme, der kommer ud af ingenting, som kræft i bugspytkirtlen, er tidlig opdagelse, " sagde første forfatter Jean Lewis, en assisterende projektforsker i Department of Nanoengineering ved UC San Diego. "Vi forestiller os, at i fremtiden, læger kan udføre denne type test ved hjælp af en hurtig fingerpind til at diagnosticere patienter, som måske ikke ved, at de har sygdommen endnu."

Blodprøver til tidlig opdagelse af kræft, kendt som flydende biopsier, er et varmt emne inden for forskning. De har potentiale til at opdage kræft tidligt uden at skulle foretage invasive kirurgiske procedurer som tumorbiopsier. For at screene for kræft i bugspytkirtlen i blodet, forskere udvikler nye metoder, der involverer indsamling og analyse af biologiske strukturer i nanostørrelse kaldet exosomer, som frigives fra alle celler i kroppen, herunder kræftceller. Exosomer indeholder proteiner og genetisk materiale, der kan tjene som biomarkører til påvisning af kræft.

Men fordi exosomer er så små og skrøbelige, de er svære at isolere fra blod. Nuværende metoder til at udvinde exosomer er tidskrævende og kræver, at blodprøver forbehandles eller fortyndes før brug.

Testen udviklet af UC San Diego-forskere bruger et elektronisk chip-baseret system til at udtrække exosomer direkte fra blod på få minutter. "Vi kan kun bruge en dråbe blod, som det er - ingen ekstra behandling påkrævet, " sagde Lewis. "Vi kan også analysere exosomer lige der på stedet og vise, om de bærer nogen af ​​de cancerbiomarkører, vi leder efter."

Lewis arbejdede på dette projekt som en del af et tværfagligt samarbejde mellem nanoteknologiforskere ved UC San Diego Jacobs School of Engineering og klinikere ved Moores Cancer Center ved UC San Diego Health. Samarbejdet ledes af Michael Heller, professor emeritus i nanoingeniør ved UC San Diego Jacobs School of Engineering, som nu er på Oregon Health &Science University's Knight Cancer Institute.

"Innovationen i dette arbejde er, at det i det væsentlige kombinerer alt det komplekse, lange trin i prøveforberedelse, exosome isolation og endelig analysetolkning, der kræves af andre platforme i en problemfri 'sample-to-answer' enhed, "sagde Heller." Vi har udviklet en prototype -platform, der har potentiale til at oversætte til en håndholdt, hurtig og relativt billig point-of-care-testanordning for bugspytkirtelkræft."

Det kræver kun en dråbe

Testen er enkel. Påfør en dråbe blod på en lille elektronisk chip, tænde strømmen, vent nogle minutter, tilføje fluorescerende etiketter og se på resultaterne under et mikroskop. Hvis en blodprøve tester positivt for kræft i bugspytkirtlen, lyse fluorescerende cirkler vises.

"Denne test kunne bruges som en primær screeningsstrategi til at identificere patienter, som efterfølgende skulle gennemgå dyrere og invasive diagnostiske metoder som en CT-scanning, MR eller endoskopi, "sagde Dr. Rebekah White, kirurgisk onkolog og lektor i kirurgi ved Moores Cancer Center.

Den chip, der bruges i denne test, fungerer ved at påføre en elektrisk vekselstrøm, som selektivt trækker partikler i nanostørrelse som exosomer ud af blodet og afsætter dem på bittesmå elektroder på chippens overflade. Større blodpartikler bliver vasket væk, mens mindre, såsom exosomer, efterlades. Forskere anvender derefter fluorescerende mærkede antistoffer, der specifikt målretter mod to proteinbiomarkører for bugspytkirtelkræft:glypican-1 og CD63. Hvis disse biomarkører er til stede, farvestrålende cirkler, hvor antistofferne binder, kan ses under et mikroskop, indikerer et positivt resultat. Hele denne proces kan gøres på mindre end en time.

Indtil nu, holdet har kun testet dette system på et lille prøvesæt af patienter. I en indledende valideringsundersøgelse på en gruppe på 31 patienter, chippen var i stand til at markere blodprøver fra 20 patienter med kræft i bugspytkirtlen fra dem fra 11 patienter uden kræft.

Arbejder hen imod tidlig opdagelse

Holdet advarer om, at de biomarkørniveauer, der screenes i denne undersøgelse, muligvis ikke repræsenterer dem i tidligt stadium af kræft. "Hvor små er disse biomarkørniveauer mellem stadium 0 og fase 1 -kræft? Og hvordan kan vi gøre vores teknologi følsom nok til at opdage disse mængder? Vi undersøger mere for at få et godt styr på disse spørgsmål, sagde Heller.

De næste trin omfatter også undersøgelser af en større stikprøvestørrelse, screening af flere prøver fra patienter i forskellige stadier af kræft, og optimering og validering af denne teknologi til tidlig påvisning af kræft. "En udfordring ved at udføre disse undersøgelser er at få fat i blodprøver fra tidlige stadier, når patienter ikke engang ved, at de har sygdommen endnu, " sagde Lewis.

"Fremtidigt arbejde vil indebære at få blodprøver fra patienter, der har høje risikofaktorer for kræft i bugspytkirtlen - nystartet diabetes eller en familiehistorie af det, rygning eller fedme - og fortsætte med at tage blodprøver over en længere periode. Af de patienter, der efterfølgende bliver diagnosticeret, vi kan gå tilbage og analysere deres prædiagnostiske blodprøver for at se, hvor tidligt vi kan opdage cancerbiomarkører, " sagde White.

Forskerne undersøger også andre blodbaserede biomarkører-ud over glypican-1 og CD63-for at forbedre dette systems nøjagtighed og følsomhed for kræft i bugspytkirtlen.

Teknologien til det chip-baserede system blev oprindeligt udviklet af UC San Diego Jacobs School of Engineering alumnus Raj Krishnan under hans bioingeniør doktorgradsforskning i Hellers laboratorium om at identificere cancer biomarkører fra blod ved hjælp af vekslende elektriske strømme. Krishnan medstifter og er administrerende direktør for San Diego-baserede virksomhed Biological Dynamics, et spinout fra Hellers laboratorium, der licenserede teknologien i 2010. Biological Dynamics har siden udviklet nye diagnostiske systemer baseret på chips, der bruger vekslende elektriske strømme til at isolere nanopartikler, DNA og andre molekyler direkte fra blod og andre biovæsker. I den nuværende ACS Nano papir, UC San Diego-forskere brugte den eksosome-isolerende evne til Biological Dynamics-teknologien til at udvikle et brugerdefineret assay til påvisning af kræft i bugspytkirtlen.