Veziculele extracelulare inginerizate îmbunătățesc semnificativ detecția cancerului
Persoanele afectate de cancer se confruntă adesea cu un parcurs lung și dificil.
Etapele inițiale ale oricărei intervenții medicale includ, de obicei, o biopsie sau colectarea de probe de țesut, precum biopsia lichidă, care utilizează o mostră de sânge. Aceste metode nu sunt perfecte, dar cercetătorii din domeniul medical caută modalități de a le îmbunătăți. Una dintre aceste metode vizează amplificarea semnalelor care indică prezența celulelor canceroase. Toate celulele eliberează particule foarte mici cunoscute sub numele de vezicule extracelulare. Profesorul Keisuke Goda de la Departamentul de Chimie al Universității din Tokyo și echipa sa au descoperit o modalitate de a ingineriza veziculele extracelulare într-un mod fără precedent, ceea ce ar putea îmbunătăți biopsiile lichide și ar putea ajuta în diverse aplicații medicale și de cercetare.
„Fiecare veziculă extracelulară are o lățime de aproximativ o mie de ori mai mică decât un fir de păr uman și poartă un mic fragment de material de la celula care a creat-o, asemănătoare cu un mic „mesaj în sticlă”. Celulele canceroase eliberează aceste pachete, dar găsirea lor în sânge este ca și cum ai căuta câteva granule specifice de nisip pe o plajă”, a declarat Asistent Profesor Tianben Ding de la Departamentul de Chimie. „Astfel, am dezvoltat o metodă simplă pentru a face atât pachetele, cât și celulele canceroase mult mai ușor de găsit. Prin acoperirea pachetelor cu cantități mici de metale lantanide, am făcut ca pachetele și celulele asortate să se lipească de peste 25 de ori mai puternic. Aceasta oferă o platformă versatilă care poate îmbunătăți modul în care veziculele extracelulare inginerizate interacționează cu celulele țintă, permițând aplicații care variază de la detecția cancerului la livrarea țintită a medicamentelor și rejuvenare.”
Cercetătorii au denumit efectul îmbunătățit „targeting homotipic super”, deoarece amplifică dramatic tendința naturală a celulelor de a se recunoaște între ele. În loc să dezvolte un singur test de diagnostic nou, cercetătorii văd tehnica ca pe o platformă pentru inginerizarea veziculelor extracelulare pentru a îndeplini sarcini diferite. În cadrul acestui studiu, s-au concentrat asupra acidului sialic, o zaharidă abundent prezentă pe suprafața multor celule canceroase. Ioni de lantanide, precum europiu și terbiu, se leagă puternic de acest zahar, permițând veziculelor extracelulare inginerizate să formeze interacțiuni mult mai puternice cu celulele de același tip.
„Prin decorarea suprafețelor veziculelor extracelulare cu acești ioni, am adăugat efectiv multe „mânere” suplimentare, astfel încât veziculele extracelulare și celulele de aceeași linie să se lege între ele mai puternic, iar un proces de captare care anterior dura mai mult de două zile s-a finalizat în aproximativ trei ore”, a spus Ding. „Folosind veziculele proprii ale unei celule, îmbunătățite cu ioni metalici, ca o modalitate de a spori recunoașterea între celulele de același tip reprezintă un concept nou. Suntem încântați că am reușit să transformăm acest lucru în două instrumente de diagnostic care au o sensibilitate record, mai degrabă decât să facem doar o mică îmbunătățire.”
Echipa a demonstrat aceste tehnici și rezultatele lor întâi în culturi celulare, apoi în subiecți de șoareci și, în final, în probe de cancer mamar triplu negativ la oameni. Instrumentele menționate mai sus funcționează ca un detector care capturează veziculele extracelulare ale cancerului și ca o sondă alcătuită dintr-o veziculă extracelulară care găsește celulele canceroase pentru a amplifica semnalele acestora. Aceasta din urmă îmbunătățește efectiv semnalul care indică prezența unei celule canceroase de 10.000 de ori. Acest lucru face posibilă găsirea chiar și a unei singure celule într-o mostră relativ mare cu un set de echipamente de laborator tipice, realizând în același timp o sensibilitate extremă și o selectivitate extremă.
„Cea mai mare provocare a fost să obținem atât o sensibilitate extremă, cât și o selectivitate extremă în același timp. Semnalele cancerului în sânge sunt greu de detectat, având doar câteva zeci de vezicule extracelulare într-un mililitru de ser sau o singură celulă canceroasă printre miliarde de celule sanguine sănătoase”, a explicat Ding. „Îmbunătățirea sensibilității unui test înseamnă, de asemenea, că se pot detecta și mai multe semnale false, așa că am optimizat cu atenție chimia pentru a întări legătura dintre celulele asortate și veziculele extracelulare, minimizând în același timp interacțiunile nedorite. Am dezvoltat, de asemenea, o modalitate de a amplifica semnalul de aproximativ 10.000 de ori, făcând astfel detectabilă chiar și o singură celulă canceroasă. A vedea cum acest lucru funcționează constant în celulele cultivate, în șoareci și în probele pacienților a făcut ca tot efortul să merite.”
