A korai stádiumú tüdőrák egyszerű felismerése
A MIT kutatói egy egyszerű, a terhességi tesztnél alig bonyolultabb vizeletvizsgálatot dolgoztak ki egyelőre az egerek korai stádiumú tüdőrákjának kimutatására.
A rákos halálozás világszerte vezető oka, a tüdőrák főként azért, mert sok betegnél későn diagnosztizálják. A jelenleg ajánlott egyetlen szűrési módszer az az alacsony dózisú CT, amely azonban kevéssé hozzáférhető, és még az Egyesült Államokban is a szűrésre jogosultak mindössze 6%-a vesz részt a szűrésen. Ezzel szemben az emlőrák, a méhnyakrák és a vastagbélrák szűrési aránya az Államokban meghaladja 70%-ot.
A Science Advances című szaklapban e hónapban közzétett dolgozat szerint (https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adj9591 ) Massachusetts Institute of Technology (MIT, Cambridge) tudósai a tüdőrák fehérjéit megcélzó, és inhalátorral vagy porlasztóval bejuttatható nanoszenzorokat fejlesztettek ki. Ha ezek a parányi érzékelők a tüdőrákban termelődő fehérjéket találnak, akkor a vizeletben egy papír tesztcsíkkal kimutatható jelet produkálnak.
Dr. Qian Zhong, a tanulmány társszerzője szerint "Ez egy terhességi teszt összetettebb változata, de nagyon egyszerű a használata". A kutatás során arra összpontosítottak, hogy olyan alternatívát találjanak a tüdőrák korai felismerésére, amely nem támaszkodik erőforrás-igényes infrastruktúrára.
A teszt működése
A szenzorok polimer nanorészecskék, amelyeket DNS-vonalkódokkal, azaz egyedi és könnyen azonosítható rövid DNS-szekvenciákkal vonnak be. A kutatók úgy alakították ki a részecskéket, hogy az I. stádiumú tüdő adenokarcinómához kapcsolódó proteáz enzimek célpontjai legyenek. Érintkezéskor a proteázok lehasítják a vonalkódokat, amelyek a véráramba jutnak és a vizelettel ürülnek. Egy tesztcsíkkal körülbelül 20 perc kimutathatók.
A tüdőrák fehérjéit célzó nanoszenzorok aeroszolizálhatók és inhalátorral vagy porlasztóval juttathatók be.
A kutatók a rendszert olyan egereken tesztelték, amelyeket genetikus mérnökség segítségével emberi tüdődaganat képzésére késztettek. Az I. vagy II. stádiumú ráknak megfelelő állapotú egerekbe aeroszolos porlasztók segítségével 20 érzékelőt juttattak. Egy gépi tanulási algoritmus segítségével azonosították a négy legpontosabb szenzort. A 100%-os specificitás mellett ez a négy szenzor 84,6%-os érzékenységet mutatott.
Az inhaláció használatának előnye, hogy nem invazív, továbbá meglehetősen homogénen oszlik el a tüdőben. A belégzéstől az észlelésig eltelt idő is viszonylag gyors - egereknél az egész folyamat körülbelül 2 órát vett igénybe, és a kutatók úgy vélik, hogy a folyamat embernél sem sokkal hosszabb.
Egyéb alkalmazások és kihívások
A technológia injektálható változatát, amelyet szintén az MIT-n fejlesztettek ki, már tesztelték egy fázis I. klinikai vizsgálatban a májrák és a nem alkoholos steatohepatitis diagnosztizálására. Az injekció egy vizeletteszttel együtt is működik, ezt a kutatók – akik elsőként írták le ezt a fajta technológiát a betegségek szűrésére - már 2021-ben igazolták.
A laboratórium azon is dolgozik, hogy a belélegezhető szenzorok segítségével megkülönböztessék a vírusos, bakteriális és gombás tüdőgyulladást. A technológiát pedig más tüdőbetegségek, például az asztma és a krónikus obstruktív tüdőbetegség diagnosztizálására is lehetne használni.
Szerkesztőségi kommentárjában Dr. Gaetano Rocco, a Memorial Sloan Kettering Cancer Center (Middletown, New Jersey) mellkassebésze és tüdőrák-kutatója, aki nem vett részt a tanulmányban, bár nagyon innovatívnak tartja a technológiát, fenntartásainak adott hangot. Szerinte az emberekre való alkalmazás során kihívások merülhetnek fel. A folyadékmennyiség szabályozásában szerepet játszó számos tényező potenciálisan zavarhatja a vegyületek vizeletben való kimutathatóságát. Az étrend, a hidratáció, a gyógyszeres beavatkozás, a vesefunkció és egyes krónikus betegségek mind korlátozhatják a hatékonyságot.
A cikk szerzői pedig azt látják további problémának, hogy az emberi rák heterogénebb lehet (különböző típusú rákos sejteket tartalmazhat), így négy érzékelő nem biztos, hogy elegendő. Zhong és munkatársai most kezdik elemezni az emberi biopsziamintákat, hogy kiderítsék, vajon azok a szenzorok, amelyek egereknél működtek, embernél is működnének-e. Ha minden jól megy, remélik, hogy embereken vagy főemlősökön is megkezdődhetnek a klinikai vizsgálatok.
