Peranti baru dapat mengesan barah hanya dengan setitik darah
Beberapa jenis barah, seperti barah ovari, cenderung tidak dapat dikesan sehingga mereka terlalu maju sehingga rawatan tidak berkesan. Kini, alat inovatif mungkin dapat mengesan barah dengan mudah, cepat, dan dalam jumlah darah yang sangat kecil.
Dalam usaha mencari kaedah yang mudah dan berkesan untuk mengenal pasti kanser yang sukar didiagnosis, para penyelidik dari University of Kansas (KU) di Lawrence dan Pusat Kanser KU dan Pusat Perubatan KU di Kansas City kini telah mengembangkan pengesanan kanser ultrasensitif. peranti.
Perangkat ini, yang disebut "cip mikrofluida 3-D-nanopatterned," dapat berhasil mengesan penanda barah pada setetes darah terkecil atau dalam komponen darah yang disebut plasma.
Pengarang utama Yong Zeng, seorang profesor kimia bersekutu di KU, dan pasukannya menerangkan bagaimana alat novel berfungsi dalam makalah jurnal Kejuruteraan Bioperubatan Alam telah menerbitkan.
Alat ini, para saintis menjelaskan, mengenal pasti dan mendiagnosis kanser dengan "menyaring" untuk eksosom, yang merupakan vesikel kecil yang dihasilkan oleh beberapa sel eukariotik.
Dalam kes sel barah, eksosom mengandungi maklumat biologi yang dapat mengarahkan pertumbuhan dan penyebaran tumor.
"Dari segi sejarah, orang menganggap eksosom seperti 'beg sampah' yang boleh digunakan sel untuk membuang kandungan sel yang tidak diingini," jelas Zeng. "Tetapi, dalam dekade terakhir," tambahnya, "saintis menyedari bahawa mereka cukup berguna untuk mengirim pesan ke sel penerima dan menyampaikan maklumat molekul yang penting dalam banyak fungsi biologi."
"Pada dasarnya, tumor menghantar eksosom yang membungkus molekul aktif yang mencerminkan ciri biologi sel induk. Walaupun semua sel menghasilkan eksosom, sel tumor benar-benar aktif dibandingkan dengan sel normal, ”catatan Zeng.
Alat diagnostik dengan kepekaan tinggi
Peranti baru adalah alat nanoengineering 3-D dengan corak tulang herring yang "menyisir" untuk eksosom, mendorongnya untuk bersentuhan dengan permukaan cip alat untuk analisis. Proses ini disebut "pemindahan massa."
"Orang-orang telah mengembangkan idea pintar untuk meningkatkan pemindahan massa dalam saluran skala mikro, tetapi ketika zarah bergerak lebih dekat ke permukaan sensor, mereka dipisahkan oleh jurang kecil cairan yang meningkatkan rintangan hidrodinamik," catat Zeng.
"Di sini, kami mengembangkan struktur herringbone nanopori 3-D yang dapat mengalirkan cecair di celah tersebut untuk membawa zarah bersentuhan keras dengan permukaan di mana probe dapat mengenali dan menangkapnya," jelasnya lagi.
Untuk mengembangkan alat canggih ini, Zeng dan pasukan bekerjasama dengan Andrew Godwin, yang merupakan pakar biomarker tumor dan timbalan pengarah Pusat Kanser KU.
Untuk menguji keberkesanan cip tersebut, para penyelidik menggunakan sampel klinikal dari individu dengan kanser ovari, sejenis barah yang terkenal sukar dikesan.
Dengan berbuat demikian, pasukan mendapati bahawa cip tersebut dapat mengesan kehadiran barah ini dalam jumlah plasma terkecil sekalipun.
"Kajian kolaboratif kami terus membuahkan hasil dan memajukan bidang yang penting dalam penyelidikan barah dan perawatan pesakit - yaitu, alat inovatif untuk pengesanan awal," kata Godwin, menunjukkan bahawa, "Bidang kajian ini sangat penting untuk kanser seperti ovari, memandangkan sebilangan besar wanita didiagnosis pada tahap lanjut ketika, sayangnya, penyakit ini sebahagian besarnya tidak dapat disembuhkan. "
Aplikasi klinikal berganda
Para penyelidik juga gembira bahawa peranti baru itu mudah dibuat, dan juga murah untuk dihasilkan, yang bermaksud bahawa pengedaran yang luas dapat dilakukan tanpa meningkatkan kos pesakit.
"Apa yang kami buat di sini adalah kaedah nanopatterning 3-D tanpa memerlukan peralatan nanofabricasi mewah - seorang pelajar sarjana atau pelajar sekolah menengah boleh melakukannya di makmal saya," catat Zeng.
"Ini sangat sederhana dan murah, berpotensi besar untuk diterjemahkan ke dalam keadaan klinikal," katanya menekankan, menjelaskan bahawa pasukan "telah bekerjasama dengan Dr. Godwin dan makmal penyelidikan lain di Pusat Kanser KU dan biosains molekul jabatan untuk meneroka lebih jauh aplikasi terjemahan teknologi. "
Lebih penting lagi, Zeng dan rakan sekerja berpendapat bahawa peranti inovatif ini, pada asasnya, sangat mudah disesuaikan. Mereka percaya bahawa pada masa akan datang, doktor dapat menggunakannya untuk mendiagnosis pelbagai bentuk barah, serta penyakit lain.
"Sekarang, kami sedang melihat model kultur sel, model haiwan, dan juga sampel pesakit klinikal, jadi kami benar-benar melakukan penyelidikan terjemahan untuk memindahkan peranti dari tetapan makmal ke lebih banyak aplikasi klinikal," kata penyelidik utama itu.
"Hampir semua sel mamalia melepaskan eksosom, jadi aplikasinya tidak hanya terbatas pada barah ovari atau salah satu jenis kanker. Kami bekerjasama dengan orang-orang untuk melihat penyakit neurodegeneratif, kanser payudara dan kolorektal, misalnya. "
Yong Zeng
