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La tecnologia novella rende le biopsie meno dilaganti e più informative

Un gruppo dei ricercatori dall'università nazionale di Singapore (NUS) ha sviluppato una tecnologia novella che potrebbe individuare e classificare sensibile ed esattamente le cellule tumorali come pure determina l'aggressività di malattia dalle meno biopsie dilaganti. Con questa nuova tecnologia chiamata BOLLO (Assemblea di Sequenza-Topologia per il delineamento multiplexato), le informazioni complete di malattia possono essere ottenute più velocemente, in una fase molto precedente del flusso di lavoro clinico, permettendo che medici decidano ed amministrino i trattamenti più presto e più efficacemente.

Una biopsia, che comprende eliminare una piccola quantità di tessuto dall'organismo, è il modo principale affinchè medici diagnostichi la maggior parte dei cancri. Mentre le procedure meno dilaganti di biopsia sono preferite, possono rendere i campioni insufficienti, con conseguente diagnosi incompleta e/o inconcludente. Una diagnosi definitiva e un'analisi ulteriore quale l'organizzazione del cancro possono soltanto essere rese apost-chirurgia; questi informazioni a lungo in attesa poi sono usate per guidare le decisioni del trattamento successivo.

La tecnologia del BOLLO sormonta molte sfide di questo flusso di lavoro clinico per permettere ai sistemi diagnostici iniziali ed informativi del cancro. Il BOLLO usa i codici a barre programmabili del DNA per misurare miliardi di indicatori della proteina in una singola prova - l'importo come pure la distribuzione di questi indicatori della proteina in una cella - da un piccolo campione clinico. Facendo uso di cancro al seno come modello, il BOLLO raggiunge un'alta accuratezza diagnostica superiore a 94 per cento, comparabile con patologia d'oro standard del tessuto e rivela le informazioni cliniche importanti che corrente possono essere ottenute soltanto con l'analisi del tessuto della post-chirurgia - tutta direttamente da una biopsia fine di aspirazione (FNA) del ago di stampa, il meno modulo dilagante della biopsia.

Piombo dall'assistente universitario Shao Huilin dall'istituto di NUS per l'innovazione di salubrità & dalla tecnologia (iHealthtech) di NUS, il gruppo di ricerca di 10 membri speso in due anni per sviluppare BOLLO.

La nostra tecnologia del BOLLO fa leva i beni unici di DNA per formare i codici a barre 3D. Questi codici a barre possono essere usati per misurare i diversi indicatori della proteina come pure per individuare le posizioni specifiche degli indicatori in celle. Mappando questi reticoli di distribuzione dell'indicatore in celle, il BOLLO può fornire un'indicazione iniziale di aggressività di malattia. Le tecniche correnti di patologia misurano soltanto un piccolo sottoinsieme degli indicatori della proteina e richiedono parecchi giorni di esteso trattamento. In confronto, il BOLLO è milione volte più sensibile, fornisce l'analisi altamente informativa dai campioni insufficienti e può essere completato solo in due ore.„

Prof. Shao Huilin di Asst dall'istituto di NUS per l'innovazione & la tecnologia di salubrità

L'innovazione della tecnologia del gruppo è stata pubblicata dall'assistenza tecnica biomedica della natura prestigiosa del giornale scientifico. Lo studio egualmente è stato descritto nelle notizie & nelle visualizzazioni dal giornale ed ha selezionato come la notizia da copertina per la sua emissione nel settembre 2019.

Tiene la carreggiata miliardi di indicatori della proteina in una singola prova

L'analisi completa dell'espressione e della distribuzione della proteina tiene la grande promessa per la scoperta dei biomarcatori, della rilevazione iniziale di malattia e di razionalizzazione delle opzioni del trattamento. Tuttavia, gli approcci correnti comprendono le tecniche di microscopia e della rappresentazione, che sono complesse, che richiede tempo ed hanno una capacità limitata di multiplazione. Il BOLLO è stato concettualizzato e sviluppato stato per indirizzare queste sfide.

La cianografia di vita, DNA esiste lungamente in natura come “nastri„ per memorizzare le informazioni genetiche massicce con la sua combinazione di codici bassi. Oltre a questo modulo lineare ben noto, il DNA può essere costruito precisamente per profilatura nei nanostructures 3D con la stabilità migliorata. Il BOLLO fa leva questi due beni importanti di DNA - una grande capacità di memorizzare informazioni come pure la sua programmabilità per profilatura e spiegare nelle strutture differenti - per costruire i codici a barre convertibili. Questi codici a barre del BOLLO possono essere usati per misurare miliardi di indicatori della proteina in una singola prova e per identificare le posizioni specifiche di questi indicatori della proteina in celle.

“Contrassegnare i diversi indicatori della proteina in celle, BOLLO usa i codici a barre del DNA che profilatura come nanostructures compatti. Questi codici a barre 3D raggiungono un alto risparmio di temi di contrassegno e rimangono stabili contro degradazione biologica. Ogni codice a barre 3D è più ancora dato un contrassegno della localizzazione per codificare la posizione dell'indicatore della proteina e la distribuzione all'interno della cella,„ ha spiegato il sig. Noè Sundah, uno studente di laurea dal iHealthtech di NUS come pure dal dipartimento di NUS di assistenza tecnica biomedica e primo autore dello studio.

“Per eseguire l'analisi, questi codici a barre 3D sono spiegati a richiesta attraverso il riscaldamento per rilasciare un raggruppamento di DNA lineare, che può essere analizzato facilmente facendo uso delle tecnologie stabilite come ordinamento del DNA e di PCR. In questo modo, l'espressione di un grandissimo numero di indicatori della proteina e la loro distribuzione in celle possono essere misurate sensibile in una singola prova,„ il sig. Sundah ha aggiunto.

Per facilitare il trattamento e la misura clinici, il gruppo di ricerca ha applicato la tecnologia del BOLLO su un piccolo chip microfluidic che è circa la metà della dimensione di una carta di credito. I risultati dei test potrebbero essere generati dalle piccole quantità di campioni clinici ed ogni prova è stimata per costare US$36.

Efficace prova per la diagnosi del cancro, subtyping ed aggressività di misurazione

Per convalidare la prestazione del BOLLO, il gruppo di ricerca ha intrapreso gli studi clinici che fanno partecipare 69 pazienti di cancro al seno. Le biopsie di FNA sono state raccolte da ogni paziente e sono state analizzate facendo uso del BOLLO. Per il confronto, l'analisi d'oro standard di patologia è stata eseguita sui tessuti della post-chirurgia per tutti i pazienti.

L'analisi del BOLLO dei campioni di FNA ha dimostrato un ad alto livello di accuratezza di più di 94 per cento per la diagnosi e subtyping del cancro, rendente lo ugualmente accurato come analisi di patologia dei tessuti chirurgici. D'importanza, in base alla sua analisi completa dell'indicatore della proteina, il BOLLO poteva egualmente identificare esattamente l'aggressività di malattia dai campioni insufficienti di biopsia.

Punti seguenti

Un brevetto provvisorio file per il BOLLO. Prof. Shao ed il suo gruppo di Asst è corrente durante le discussioni con i partner dell'industria più ulteriormente per sviluppare e commercializzare questa tecnologia. La tecnologia si pensa che raggiunga il servizio nei cinque anni futuri.

Muovendosi in avanti, il gruppo di ricerca spera di ampliare le applicazioni del BOLLO ad altri tipi di cancri, quale il cervello, polmone e cancro gastrico come pure convalida la tecnologia in altri campioni, quali sangue e l'ascite.

Source:
Journal reference:

Sundah, N.R. et al. (2019) Barcoded DNA nanostructures for the multiplexed profiling of subcellular protein distribution. Nature Biomedical Engineering. doi.org/10.1038/s41551-019-0417-0.