Irradierea cu laser îmbunătățește interacțiunile anticorp-antigen pentru detectarea cancerului colorectal
Cercetătorii folosesc adesea anticorpi pentru a detecta molecule specifice sau markeri biologici, datorită preciziei lor remarcabile în recunoașterea țintelor. Totuși, identificarea semnalelor slabe de cancer în probele de sânge reprezintă o provocare chiar și pentru cele mai fiabile tehnici. O echipă de la Universitatea Metropolitană Osaka a descoperit că acești detectori moleculare pot beneficia de un impuls suplimentar prin adăugarea unei surse de lumină. Prin utilizarea iradierii cu laser, au accelerat interacțiunile anticorp-antigen, reușind să detecteze cantități infime ale unui biomarker asociat cancerului colorectal în câteva minute.
Cancerul colorectal este al treilea cel mai frecvent diagnosticat tip de cancer și a doua cauză de deces legată de cancer la nivel mondial. Detectarea timpurie rămâne o linie de apărare esențială, iar oamenii de știință lucrează intens pentru a o consolida.
Testele actuale bazate pe sânge pentru biomarkerii cancerului necesită adesea pași de pregătire îndelungați și au o sensibilitate limitată atunci când nivelurile biomarkerilor sunt extrem de scăzute.
Takuya Iida a declarat: „Ne-am propus să dezvoltăm o metodă mai rapidă și mai sensibilă pentru detectarea glicoproteinei CEACAM-5, un biomarker asociat cu cancerul colorectal.” Metodele convenționale pentru măsurarea biomarkerilor bolii folosesc adesea imunoteste, în care anticorpii recunosc și se leagă de proteinele țintă specifice. Evenimentul de legare este apoi convertit într-un semnal detectabil, adesea printr-o enzimă atașată unui anticorp. Totuși, astfel de teste pot necesita ore de incubație și etape de spălare, iar detectarea unei proteine țintă în sânge poate fi o adevărată provocare, deoarece este înconjurată de mii de alte proteine și substanțe.
Cercetătorii au atașat mai mulți anticorpi la microbile microscopice și le-au introdus într-un canal de flux minuscul care conținea plasmă sanguină. Când a fost aplicat un laser, Sistemul de Accelerație Indus de Lumină (LAC-SYS) a îmbunătățit interacțiunile dintre bilele acoperite cu anticorpi și CEACAM-5, determinând asamblarea acestora. Astfel, cercetătorii au putut măsura asamblările de bile ca semnal pentru prezența CEACAM-5.
Iida a afirmat: „Tehnologia noastră de detectare indusă de lumină poate detecta cantități extrem de mici de CEACAM-5 în sânge în doar câteva minute, comparativ cu câteva ore pentru tehnicile convenționale.” Metoda lor a detectat CEACAM-5 la concentrații de 1–10 picograme pe mililitru în plasma sanguină diluată, echivalentă cu dimensiunea unei semințe de susan. Au fost utilizate 5 µL de plasmă, diluate în serie pentru fiecare experiment, iar mostrele au fost în principal diluate de 1000 de ori de la pacienți cu cancer colorectal. Aceasta reprezintă o îmbunătățire potențială de una până la două ordine de magnitudine față de intervalul de detectare al imunotestelor convenționale, cum ar fi testele ELISA și imunoprecipitația.
Cercetătorii au descoperit, de asemenea, ceva neașteptat despre biomarkerul cancerului în sine. Iida a menționat: „Am descoperit că CEACAM-5 există în sânge sub formă de agregate la scară nanometrică.” Aceste clustere pot interacționa eficient cu bilele acoperite cu anticorpi, ajutând la asamblarea lor și producând un semnal detectabil mai puternic. Aceasta ar putea explica modul în care sistemul detectează CEACAM-5 la concentrații atât de scăzute.
Descoperirile ar putea avea implicații dincolo de cancerul colorectal. Deoarece tehnologia se bazează pe recunoașterea anticorpilor, cercetătorii speră să o adapteze la alți biomarkeri asociați cu boli, inclusiv cele legate de demență și boli infecțioase. Iida a declarat: „Descoperirile noastre ar putea facilita detectarea cancerului mai devreme și mai puțin invaziv și ar putea deschide noi posibilități pentru tehnologiile de biopsie lichidă.”
Următorul pas este validarea tehnologiei în medii clinice și determinarea cât de fiabil poate distinge semnalele legate de boli. Echipa își propune, de asemenea, să colaboreze cu parteneri din industrie pentru a dezvolta sisteme de diagnostic portabile și practice. „În cele din urmă, obiectivul nostru este să stabilim o platformă rapidă, foarte sensibilă și minim invazivă pentru biopsia lichidă și alte tehnologii de diagnostic bazate pe sânge care să sprijine detectarea timpurie a bolii și intervenția,” a adăugat Iida.
Studiul a fost publicat în Nanoscale Horizons.
