Магнитные нанометки обнаруживают рак у мышей раньше современных клинических методов
Инновационный биосенсорный чип, разработанный исследователями Стэнфордского университета, может значительно упростить поиск биомаркеров для раннего предупреждения таких заболеваний, как рак.
По словам учёных, сенсор обладает следующими преимуществами:
- Чувствительность: до 1000 раз выше, чем у любой технологии, используемой в клинической практике.
- Точность: не зависит от типа анализируемой биологической жидкости.
- Диапазон: обнаруживает белки-биомаркеры в диапазоне концентраций, в три раза более широком, чем у существующих методов.
- Мультиплексность: может одновременно искать до 64 различных белков.
Эффективность технологии была продемонстрирована в раннем обнаружении опухолей у мышей, что открывает путь к значительно более ранней диагностике трудноуловимых видов рака у людей. Сенсор также применим для выявления маркеров других заболеваний.
"На ранней стадии [рака] уровень белкового биомаркера в крови очень, очень низок, поэтому нужна сверхчувствительная технология для его обнаружения. Если обнаружить его рано, можно рано начать лечение, и шансы вылечить человека гораздо выше", — сказал профессор Шань Ван, старший автор статьи, опубликованной 11 октября на сайте Nature Medicine.
Он также отметил, что технология позволит быстро оценивать эффективность химиотерапии уже на 2-3 день лечения.
Раннее обнаружение опухолей у мышей
В статье Nature Medicine показано, что магнитно-наносенсор успешно обнаруживает раковые опухоли у мышей, когда уровни связанных с раком белков ещё значительно ниже порога обнаружения стандартной методики ELISA.
"Это критически важное открытие, потому что оно говорит о том, что в реальном биологическом применении — росте опухоли у мышей — мы можем фактически увидеть опухоли раньше, чем это смог бы сделать любой другой метод", — сказал профессор радиологии Сэм Гамбир.
Новый сенсор обладает широким диапазоном чувствительности — до шести порядков величины (в миллион раз). Лучшие существующие клинические методы способны обнаруживать белки в диапазоне не более двух порядков.
Как магнитные нанометки обнаруживают цель
Механизм обнаружения основан на использовании магнетизма:
- Антитела, нанесённые на сенсор, захватывают антигены (вредные соединения, производимые раковыми клетками) из анализируемой жидкости.
- Затем добавляются другие антитела, которые связываются с захваченными антигенами, образуя "сэндвич".
- К этой конструкции присоединяются магнитные наночастицы (нанометки), специфичные к внешним антителам.
- Нанометки изменяют локальное магнитное поле, что детектируется сенсором.
Ключевые преимущества магнитного подхода:
- Нечувствительность к матриксу: технология одинаково эффективна в разных биологических жидкостях (кровь, плазма, сыворотка, моча, слюна, клеточные лизаты), поскольку они не магнитны и не мешают механизму детекции.
- Отсутствие деградации сигнала: позволяет избежать проблем, характерных для методов, основанных на измерении заряда, флуоресценции или pH, на которые влияет состав среды.
"Благодаря высокой чуввствительности и широкому диапазону мы можем изучать большую панель белков в широком спектре концентраций, а благодаря нечувствительности к матриксу — в разных жидкостях. Нам не нужно подстраиваться под каждый случай; мы можем изучать всё одновременно", — сказал Ричард Гастер, первый автор статьи в Nature Medicine.
Технология использует уже существующие решения из индустрии хранения данных и полупроводников, что потенциально делает её относительно недорогой.
Следующим шагом станет тестирование сенсоров на образцах крови людей, взятых до того, как у них был диагностирован рак, в сотрудничестве с Исследовательским центром рака Фреда Хатчинсона и некоммерческим фондом Canary Foundation.
"Мы можем использовать нашу технологию для изучения всех этих образцов и, возможно, сможем сказать за год, полгода или три месяца до постановки диагноза. Эта работа будет чрезвычайно интересной", — отметил Шань Ван.
Источник: Stanford University