Nämä pienet anturit voivat havaita syövän aikaisin
Uudessa tutkimuksessa käytetään nanosensoreita havaitsemaan proteiini-proteiini-vuorovaikutukset, jotka voivat merkitä syöpää. Tulokset voivat osoittautua erityisen hyödyllisiksi lymfosyyttisen leukemian tunnistamiseksi paljon aikaisemmin.
Syöpä on yksi johtavista kuolinsyistä sekä Yhdysvalloissa että maailmanlaajuisesti. Kansallisen syöpäinstituutin mukaan vuonna 2012 maailmassa oli yli 8 miljoonaa syöpään liittyvää kuolemaa, ja Yhdysvalloissa yli 600 000 ihmistä voi kuolla tautiin vuonna 2018.
Tämän hengenvaarallisen sairauden varhainen havaitseminen on ratkaisevan tärkeää, ja lääketieteelliset tiedemiehet työskentelevät ahkerasti keksimällä uusia ja tehokkaampia tapoja diagnosoida syöpä mahdollisimman pian.
Nyt uudessa tutkimuksessa käytetään pieniä antureita havaitsemaan pienet molekyylimuutokset, jotka voivat olla osoitus syövästä.
Liviu Movileanu, fysiikan professori Syracusen yliopiston taide- ja tiedekollegiossa New Yorkissa yhdessä Syracusen fysiikan tohtoritutkijan Avinash Kumar Thakurin kanssa kertoo näiden nanosensorien roolista lehdessä ilmestyvässä artikkelissa. Luonnon biotekniikka.
Kuten professori Movileanu selittää, nanosensorit voivat olla erityisen hyödyllisiä lymfosyyttisen leukemian, syöpämuodon, joka alkaa luuytimestä ja leviää vereen, havaitsemisessa.
Yhdysvalloissa todennäköisesti esiintyy lähes 21000 uutta lymfosyyttisen leukemian tapausta vuonna 2018, ja yli 4500 ihmistä voi kuolla seurauksena.
Kuinka nanosensorit toimivat
Prof. Movileanun laboratoriosta peräisin olevat nanosensorit voivat havaita niin sanottuja proteiini-proteiini-vuorovaikutuksia (PPI) eli prosesseja, jotka ovat välttämättömiä solujen kehitykselle.
Niin kutsuttu interakomi viittaa "täydelliseen karttaan proteiinien vuorovaikutuksista, joita voi esiintyä elävässä organismissa". Interaktomiikka - tai vuorovaikutuksen kartoitus huipputeknologian ja laskennan tekniikoiden avulla - on kukoistava biofysiikan osa-alue, joka tutkii näiden vuorovaikutusten seurauksia.
PPI: t riippuvat useista tekijöistä, kuten solutyypistä, sen kehitysvaiheesta ja ympäristöolosuhteista. Jotkut PPI: t ovat vakaita, mutta toiset ovat ohimeneviä.
Esimerkiksi geeniekspression aktivoimiseksi tarvittavat vuorovaikutukset tai sellaiset, jotka vaikuttavat solujen signalointiin ja syöpäsolujen kehitykseen, ovat ohimeneviä, mikä tarkoittaa, että ne kestävät vain noin millisekunnin.
Näiden PPI: n ohimenevä luonne tekee niistä vaikeasti havaittavissa tällä hetkellä käytettävissä olevilla menetelmillä.
Prof. Movileanun laboratoriosta peräisin olevat nanosensorit ohittavat tämän esteen luomalla solun kalvoon pienen aukon, jonka läpi sähkövirta kulkee.
Kun proteiinit kulkevat näiden pienten aukkojen tai nanohuokosten läpi, ne muuttavat sähkövirran voimakkuutta. Nämä muutokset paljastavat kunkin proteiinin identiteetin ja ominaisuudet.
"Yhdestä proteiininäytteestä kerätyt tiedot ovat valtavia", sanoo tohtorin tohtori Movileanu. kokeellisessa fysiikassa Bukarestin yliopistosta Romaniassa ja on tällä hetkellä Syracusen fysiikan laitoksen biofysiikan ja biomateriaalien tutkimusryhmän jäsen.
"Nanorakenteidemme avulla voimme tarkkailla biokemiallisia tapahtumia herkällä, spesifisellä ja kvantitatiivisella tavalla", tutkija jatkaa. "Jälkeenpäin voimme tehdä vankan arvioinnin yhdestä proteiininäytteestä."
"Yksityiskohtainen tieto ihmisen genomista on avannut uuden rajan monien toiminnallisten proteiinien tunnistamiseksi, jotka ovat lyhyessä fyysisessä yhteydessä muihin proteiineihin", tutkija jatkaa.
”Näiden PPI: iden voimakkuuden suuret häiriöt johtavat sairauksiin. Näiden vuorovaikutusten ohimenevyyden vuoksi niiden arvioimiseksi tarvitaan uusia menetelmiä. "
Fyysikko selittää myös, kuinka nanosensoreidensa hienosäädetyt havaintomekanismit voivat auttaa torjumaan syöpää.
"Jos tiedämme, miten solun yksittäiset osat toimivat, voimme selvittää, miksi solu poikkeaa normaalista toiminnallisuudesta kohti kasvaimen kaltaista tilaa […] Pienet anturit voivat tehdä suuria asioita biomarkkerien seulontaan, proteiiniprofilointiin ja suuriin - proteiinitutkimus [tunnetaan nimellä proteomiikka]. "
Professori Liviu Movileanu
Prof. Movileanu toivoo, että hänen nanosensorit ovat erityisen hyödyllisiä lymfosyyttisen leukemian havaitsemiseksi, tilan, jossa verisolut eivät kypsy ja kuole normaalisti, mutta "kerääntyvät luuytimeen ja syrjäyttävät normaalit, terveet solut".
