Glioblasztóma diagnózis 1 órán belül
Egy olcsó, feszültségeltolódáson alapuló módszer szelektíven azonosítja az aktív EGFR-eket a vérmintákból származó extracelluláris vezikulumokon.
A Communications Biology folyóiratban június 3-án jelent meg a University of Notre Dame kutatóinak cikke, amelyben egy olyan innovatív, automatizált eszközről számolnak be, amely kevesebb mint egy óra alatt képes diagnosztizálni a glioblasztómát, egy gyorsan növekvő és gyógyíthatatlan agydaganatot. A glioblasztómás betegek a diagnózis felállítását követően átlagosan 12-18 hónappal maradnak életben.
Az új diagnosztikai eljárás lényege egy biochip, amely elektrokinetikus technológiát alkalmaz a biomarkerek, vagyis az aktív epidermális növekedési faktor receptorok (EGFR) kimutatására, amelyek bizonyos rákos megbetegedésekben, például a glioblasztómában felülreprezentáltak és az extracelluláris vezikulumokban találhatók.
“Az extracelluláris vezikulumok vagy exoszómák a sejtek által szekretált egyedi nanorészecskék. Viszonylag nagy méretűek, ami azt jelenti, hogy 10-50-szer nagyobbak, mint egy molekula, és gyenge töltéssel rendelkeznek. Ezt a technológiát kifejezetten ezekre a nanorészecskékre terveztük, előnyünkre fordítva jellemző tulajdonságaikat” - nyilatkozta Hsueh-Chia Chang, a tanulmány vezető szerzője.
A kutatók számára a kihívás kettős volt: először is egy olyan eljárást kellett kifejleszteni, amely képes különbséget tenni az aktív és a nem aktív EGFR-ek között, másrészt pedig érzékeny, ugyanakkor szelektív az aktív EGFR-ek kimutatására a vérmintákból származó extracelluláris vezikulumokon. Ennek érdekében a kutatók egy olyan biochipet hoztak létre, amely egy olcsó, körülbelül egy golyóstollban található golyónak megfelelő méretű elektrokinetikus érzékelőt használ. Az extracelluláris vezikulumok mérete miatt az érzékelőn lévő antitestek többszörös kötést tudnak kialakítani ugyanahhoz az extracelluláris vezikulumhoz. Ez a módszer jelentősen növeli a diagnosztikai eljárás érzékenységét és szelektivitását. Ezt követően a szintetikus szilícium-dioxid nanorészecskék “jelentik” az aktív EGFR-ek jelenlétét a befogott extracelluláris vezikulumokon, miközben negatív töltésűvé válnak. Ha aktív EGFR-eket tartalmazó extracelluláris vezikulumok vannak jelen, feszültségeltolódás látható, ami jelzi a glioblasztóma jelenlétét a betegben. Ez a töltésérzékelésen alapuló megközelítés azért előnyös, mert képes minimalizálni a jelenleg alkalmazott módszereknél (elektrokémiai reakciókat vagy fluoreszcenciát alkalmazó szenzortechnológiáknál) gyakran fellépő interferenciát.
“Elektronikus érzékelőnk olyan dolgokra képes, amelyeket más diagnosztikai eszközök nem tudnak” - fejtette ki Satyajyoti Senapati, a tanulmány társszerzője. “Óriási előnye például, hogy az eszközbe közvetlenül a betegtől levett vért tölthetjük be mindenféle előkezelés nélkül - még az extracelluláris vezikulumokat sem kell izolálni, mivel a szenzorunkat nem befolyásolják más részecskék vagy molekulák. Ez a technológia a többinél jelentősen alacsonyabb zajszintet mutat, és szenzorunkat érzékenyebbé teszi a betegségek kimutatására.”
Az eszköz összesen három részből áll: egy automatizálási interfészből, egy hordozható készülékből, amely a teszt elvégzéséhez szükséges anyagokat adagolja, valamint a biochipből. Minden egyes teszthez új biochipre van szükség, de az automatizálási interfész és a prototípus újrafelhasználható. Egy teszt lefuttatása kevesebb mint egy órát vesz igénybe, és mindössze 100 mikroliter vért igényel, ráadásul egy biochip előállítása kevesebb mint 2 dollárba kerül.
Bár a cikkben bemutatott diagnosztikai eszközt kifejezetten glioblasztóma kimutatására fejlesztették ki, a kutatók szerint más típusú biológiai nanorészecskékre is adaptálható. Ez megnyitja annak lehetőségét, hogy a technológia számos különböző biomarker kimutatására alkalmas legyen más betegségek esetében is. Chang elmondta, hogy a kutatócsoport már vizsgálja a technológiát a hasnyálmirigyrák és potenciálisan más betegségek, például szív- és érrendszeri betegségek, demencia és epilepszia diagnosztizálása területén is.
Írásunk az alábbi közlemények alapján készült:
Researchers develop affordable, rapid blood test for brain cancer
Irodalmi hivatkozás:
An anion exchange membrane sensor detects EGFR and its activity state in plasma CD63 extracellular vesicles from patients with glioblastoma, Communications Biology (2024). DOI: 10.1038/s42003. www.nature.com/articles/s42003-024-06385-1
