Cercetătorii din Japonia dezvoltă un dispozitiv inovator pentru detectarea cancerului prin captarea microARN-urilor tumorale
O echipă de cercetători din Japonia a realizat un dispozitiv de detecție a cancerului care este eficient și minim invaziv, folosind nanowire-uri din oxid de zinc pentru a captura selectiv vezicule extracelulare (EV) din fluidele corporale.
Cu ajutorul acestui dispozitiv, cercetătorii au reușit să capteze EV-urile asociate cancerului din serul sanguin al pacienților cu cancer ovarian. Proteinele membranei și microARN-urile EV-urilor au rămas intacte, ceea ce sugerează un potențial pentru analize sensibile ale bolii. Aceste descoperiri au fost publicate în jurnalul „Device”.
Biopsia lichidă este o procedură care colectează informații legate de boală din fluidele corporale, precum sângele și urina. Spre deosebire de biopsiile tradiționale de țesut, aceasta impune un efort fizic mai mic pentru pacienți.
EV-urile sunt vezicule de dimensiuni nanometrice care transportă diverse conținuturi moleculare, cum ar fi microARN-uri și ARN mesager, și prezintă proteine membrane care indică celula de origine. Ele reflectă stările de boală și constituie indicatori promițători pentru biopsia lichidă.
Izolarea precisă și eficientă a EV-urilor din fluidele biologice complexe este crucială pentru identificarea moleculelor asociate cu boala, însă tehnicile convenționale sunt adesea consumatoare de timp, necesită volume mari de probe și nu au specificitate.
O echipă condusă de Takao Yasui de la Școala de Inginerie a Universității Nagoya a realizat anterior captarea eficientă a EV-urilor folosind nanowire-uri din oxid de zinc. Acum, colaborează cu Yasuhide Inokuma de la Universitatea Hokkaido și cercetători de la Institutul de Știință Tokyo, Universitatea Kyoto și Institutul Național pentru Știința și Tehnologia Quantică pentru a dezvolta tehnologia nanowire-urilor conjugate cu anticorpi pentru captarea selectivă a EV-urilor derivate din cancer.
Una dintre provocările inițiale a fost atașarea anticorpilor la nanowire-uri. Adezivii convenționali leagă atât proteinele țintă, cât și cele nespecifice și necesită timp îndelungat pentru atașare. Echipa a utilizat polimerul sintetic poliketona pentru a crea șase variante de poliketonă funcționalizată cu N-hidroxysuccinimidă (pKNHS) cu lungimi diferite ale lanțului. Dintre acestea, pKNHS 4.2 a arătat stabilitatea optimă pentru adsorbția pe nanowire-urile din oxid de zinc și pentru imobilizarea eficientă a anticorpilor, permițând modificarea anticorpilor într-un singur pas.
Cercetătorii au evaluat eficiența captării nanowire-urilor conjugate cu anticorpi pentru celulele canceroase de sân cultivate folosind pKNHS 4.2. În timp ce nanowire-urile fără anticorpi au captat aproximativ 65% din EV-urile pozitive pentru CD9, nanowire-urile conjugate cu anticorpi anti-CD9 au atins o eficiență de 90%. Aceste rezultate demonstrează eficacitatea tehnologiei în recuperarea selectivă a moleculelor țintă.
Experimentele suplimentare au arătat că nanowire-urile modificate cu anticorpi pentru markerii de cancer ovarian CLDN3, FOLR1 și TROP2 au permis recuperarea selectivă a EV-urilor din celulele canceroase ovariene.
Cercetătorii au izolat EV-uri folosind nanowire-uri modificate cu anticorpi CLDN3, FOLR1 și TROP2 din serul a șase pacienți cu carcinom seros ovarian de grad înalt, o subtipă agresivă a cancerului ovarian, și șase indivizi fără cancer. Analiza microARN-urilor din EV-uri a relevat profiluri distincte între grupurile de pacienți și cele non-canceroase.
Comparând microARN-urile din EV-urile captate cu cele trei anticorpi, cercetătorii au identificat 126 de microARN-uri comune, indicând semnale partajate de cancer ovarian. De asemenea, au descoperit microARN-uri unice pentru fiecare anticorp: 40 pentru CLDN3, 37 pentru FOLR1 și 45 pentru TROP2. Aceste descoperiri sugerează că EV-urile cu diferite proteine membrane au profiluri distincte de microARN.
„În acest studiu, am dezvoltat un dispozitiv microfluidic pe bază de nanowire-uri capabil să captureze selectiv EV-urile asociate cu cancerul cu o eficiență ridicată, în timp ce suprimă adsorția nespecifică printr-o modificare chimică simplă”, a declarat Yasui.
„Am demonstrat de asemenea că această abordare menține atât proteinele membrane EV-urilor, cât și microARN-urile interne intacte, arătând un potențial puternic pentru analize foarte sensibile ale stărilor de cancer”, a adăugat Takao Yasui.
Kunanon Chattrairat a afirmat: „Plănuim să comparăm și să evaluăm această tehnologie în raport cu metodele clinice existente și să extindem aplicația sa pentru a captura subpopulații de EV-uri mai specifice. Pe termen lung, ne propunem să aplicăm această tehnologie în biopsii lichide neinvazive și în diagnosticul precoce pentru diverse tipuri de cancer.”
