Pacienţii cu glioblastom supravieţuiesc în medie 12-18 luni după diagnosticare. Cercetătorii de la Universitatea Notre Dame, din Statele Unite, au dezvoltat un dispozitiv nou, automat, capabil să diagnosticheze în mai puţin de o oră glioblastomul, un cancer cerebral incurabil cu creştere rapidă.
Punctul central al instrumentului de diagnostic este un biocip care utilizează tehnologia electrocinetică pentru a detecta biomarkerii sau receptorii activi ai factorului de creştere epidermică (EGFR), care sunt supraexprimaţi în anumite tipuri de cancer, cum ar fi glioblastomul, şi se găsesc în veziculele extracelulare.
„Veziculele extracelulare sau exosomii sunt nanoparticule unice secretate de celule. Acestea sunt mari - de 10 până la 50 de ori mai mari decât o moleculă - şi au o încărcătură slabă. Tehnologia noastră a fost concepută special pentru aceste nanoparticule, folosind caracteristicile lor în avantajul nostru”, a declarat marţi, într-un comunicat, Hsueh-Chia Chang, profesor de inginerie chimică şi biomoleculară la Notre Dame şi autor principal al studiului despre diagnostic publicat recent în revista Communications Biology.
Provocarea pentru cercetători a fost dublă: să dezvolte un proces care să poată face distincţia între EGFR activi şi cei neactivi şi să creeze o tehnologie de diagnosticare care să fie sensibilă, dar selectivă în detectarea acelor EGFR activi pe veziculele extracelulare din probele de sânge.
Pentru a face acest lucru, cercetătorii au creat un biocip care utilizează un senzor electrocinetic ieftin, de dimensiunea unei bile dintr-un pix. Datorită dimensiunii veziculelor extracelulare, anticorpii de pe senzor pot forma legături multiple cu aceeaşi veziculă extracelulară. Această metodă îmbunătăţeşte semnificativ sensibilitatea şi selectivitatea diagnosticului.
Apoi, nanoparticulele sintetice de siliciu „raportează” prezenţa EGFR activi pe veziculele extracelulare capturate, aducând în acelaşi timp o sarcină negativă ridicată. Atunci când sunt prezente vezicule extracelulare cu EGFR activi, se poate observa o schimbare de tensiune, indicând prezenţa glioblastomului la pacient.
Această strategie de detectare a sarcinii minimizează interferenţele prezente în tehnologiile senzorilor actuali care utilizează reacţii electrochimice sau fluorescenţă.
„Senzorul electrocinetic ne permite să facem lucruri pe care alte diagnostice nu le pot face”, explică Satyajyoti Senapati, profesor de cercetare în inginerie chimică şi biomoleculară la Notre Dame şi coautor al studiului.
Potrivit acestuia, sângele poate fi încărcat direct, fără niciun pretratament, pentru a izola veziculele extracelulare, întrucât senzorul nu este afectat de alte particule sau molecule. Acesta prezintă un zgomot scăzut ceea ce îl face mai sensibil pentru detectarea bolilor decât alte tehnologii.
În total, dispozitivul include trei părţi: o interfaţă automatizată, un prototip de aparat portabil care administrează materialele pentru efectuarea testului şi biocipul. Fiecare test necesită un biocip nou, însă interfaţa automatizată şi prototipul de aparat portabil sunt reutilizabile.
Efectuarea unui test durează mai puţin de o oră, necesitând doar 100 de microlitri de sânge. Fabricarea fiecărui biocip costă mai puţin de 2 dolari în materiale.
Deşi acest dispozitiv de diagnosticare a fost dezvoltat pentru glioblastom, cercetătorii spun că poate fi adaptat pentru alte tipuri de nanoparticule biologice, ceea ce deschide posibilitatea ca tehnologia să detecteze o serie de biomarkeri diferiţi şi pentru alte boli.
Echipa explorează tehnologia pentru diagnosticarea cancerului pancreatic şi, potenţial, a altor afecţiuni, cum ar fi bolile cardiovasculare, demenţa şi epilepsia.
„Tehnica noastră nu este specifică glioblastomului, dar a fost deosebit de potrivit să începem cu acesta ţinând cont de cât de mortal este şi a lipsei de teste de screening precoce disponibile”, a precizat Chang.
Cercetătorii speră că, prin depistarea precoce există o şansă crescută de supravieţuire pentru aceşti pacienţi.
Probele de sânge pentru testarea dispozitivului au fost furnizate de Centrul de Cercetare a Cancerului Cerebral din cadrul Institutului de Cercetare a Cancerului Olivia Newton-John din Melbourne, Australia.
Foto: Biochipul este utilizat pentru detectarea biomarkerilor pentru glioblastom, un cancer cerebral cu creştere rapidă. (Fotografie de Matt Cashore/Universitatea Notre Dame, 2024).
