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A tecnologia nova faz biópsias menos invasoras e mais informativas

Uma equipe dos pesquisadores da universidade nacional de Singapura (NUS) desenvolveu uma tecnologia nova que poderia sensìvel e exactamente para detectar e classificar células cancerosas, assim como determina a agressividade da doença de menos biópsias invasoras. Com esta nova tecnologia chamada o SELO (conjunto da Seqüência-Topologia para o perfilamento multiplexado), a informação detalhada da doença pode ser obtida mais rapidamente, em uma fase muito mais adiantada dos trabalhos clínicos, permitindo que os doutores decidam e administrem tratamentos mais cedo e mais eficazmente.

Uma biópsia, que envolva remover uma pequena quantidade de tecido do corpo, é a maneira principal para que os doutores diagnostiquem a maioria de cancros. Quando os procedimentos menos invasores da biópsia forem preferidos, podem render insuficientes amostras, tendo por resultado o diagnóstico incompleto e/ou inconsequente. Um diagnóstico e uma análise mais aprofundada definitivos tal como a plataforma do cancro podem somente ser feitos a cargo-cirurgia; esta informação longo-esperada é usada então para guiar decisões do tratamento subseqüente.

A tecnologia do SELO supera muitos desafios destes trabalhos clínicos para permitir diagnósticos adiantados e informativos do cancro. O SELO usa códigos de barras programáveis do ADN para medir biliões de marcadores da proteína em um único teste - a quantidade assim como a distribuição destes marcadores da proteína em uma pilha - de uma amostra clínica pequena. Usando o cancro da mama como um modelo, o SELO consegue uma precisão diagnóstica alta acima de 94 por cento, comparável com a patologia do tecido da bandeira de ouro, e revela a informação clínica importante que actualmente pode somente ser obtida com a análise do tecido da cargo-cirurgia - tudo directamente de uma biópsia fina da aspiração (FNA) da agulha, menos formulário invasor da biópsia.

Conduzido pelo professor adjunto Shao Huilin do instituto de NUS para a inovação da saúde & da tecnologia (iHealthtech) de NUS, equipa de investigação de 10 membros gastada sobre dois anos para desenvolver o SELO.

Nossa tecnologia do SELO leverages as propriedades originais do ADN para formar os códigos de barras 3D. Estes códigos de barras podem ser usados para medir marcadores diversos da proteína assim como para detectar os lugar específicos dos marcadores nas pilhas. Traçando estes testes padrões da distribuição do marcador nas pilhas, o SELO pode fornecer uma indicação adiantada da agressividade da doença. As técnicas actuais da patologia medem somente um subconjunto pequeno de marcadores da proteína e exigem diversos dias do processamento extensivo. Em comparação, o SELO é milhão vezes mais sensível, fornece a análise altamente informativa das amostras escassas, e pode ser terminado em apenas duas horas.”

Prof. Shao Huilin de Asst do instituto de NUS para a inovação & a tecnologia da saúde

A descoberta da tecnologia da equipe foi publicada pela engenharia biomedicável da natureza prestigiosa do jornal científico. O estudo igualmente foi caracterizado na notícia & nas vistas pelo jornal e seleccionou como o artigo de capa para sua edição em setembro de 2019.

Segue biliões de marcadores da proteína em um único teste

A análise detalhada da expressão e da distribuição da proteína mantem a grande promessa para a descoberta dos biomarkers, da detecção adiantada da doença, e da racionalização de opções do tratamento. Contudo, as aproximações actuais envolvem as técnicas da imagem lactente e da microscopia, que são complexas, demoradas, e têm uma capacidade limitada da multiplexação. O SELO foi conceituado e desenvolvido para endereçar estes desafios.

O modelo da vida, ADN existe na natureza como por muito tempo “fitas” para armazenar a informação genética maciça com sua combinação de códigos baixos. Com exceção deste formulário linear conhecido, o ADN pode precisamente ser projectado para dobrar-se nos nanostructures 3D com estabilidade aumentada. O SELO leverages estas duas propriedades importantes do ADN - uma grande capacidade armazenar a informação assim como o seu programmability para se dobrar e se desdobrar em estruturas diferentes - para projectar códigos de barras convertíveis. Estes códigos de barras do SELO podem ser usados para medir biliões de marcadores da proteína em um único teste e para identificar os lugar específicos destes marcadores da proteína nas pilhas.

“Etiquetar marcadores diversos da proteína nas pilhas, SELO usa os códigos de barras do ADN que são dobrados como nanostructures compactos. Estes códigos de barras 3D conseguem uma eficiência de rotulagem alta e permanecem estáveis contra a degradação biológica. Cada código de barras 3D é mais adicional dado uma etiqueta da localização para codificar o lugar do marcador da proteína e a distribuição dentro da pilha,” explicou o Sr. Noah Sundah, um estudante doutoral do iHealthtech de NUS assim como do departamento de NUS da engenharia biomedicável, e primeiro autor do estudo.

“Para executar a análise, estes códigos de barras 3D são aquecimento directo por encomenda desdobrado para liberar uma associação do ADN linear, que possa facilmente ser analisada usando tecnologias estabelecidas tais como arranjar em seqüência do PCR e do ADN. Desta maneira, a expressão de um número muito grande de marcadores da proteína e sua distribuição nas pilhas podem sensìvel ser medidas em um único teste, o” Sr. Sundah adicionou.

Para facilitar o processamento e a medida clínicos, a equipa de investigação executou a tecnologia do SELO em uma microplaqueta microfluidic pequena que fosse sobre a metade do tamanho de um cartão de crédito. Os resultados da análise poderiam ser gerados das pequenas quantidades de amostras clínicas, e cada teste é calculado para custar US$36.

Teste eficaz para o diagnóstico do cancro, subtyping, e agressividade de medição

Para validar o desempenho do SELO, a equipa de investigação conduziu um estudo clínico que envolve 69 pacientes de cancro da mama. As biópsias de FNA foram recolhidas de cada paciente e analisadas usando o SELO. Para a comparação, a análise da patologia da bandeira de ouro foi executada em tecidos da cargo-cirurgia para todos os pacientes.

A análise do SELO das amostras de FNA demonstrou um nível elevado de precisão de mais de 94 por cento para o diagnóstico e subtyping do cancro, fazendo o ingualmente exacto como a análise da patologia de tecidos cirúrgicos. Importante, com base em sua análise detalhada do marcador da proteína, o SELO podia igualmente identificar exactamente a agressividade da doença das amostras escassas da biópsia.

Passos seguintes

Uma patente provisória foi arquivada para o SELO. O prof. Shao e sua equipe de Asst está actualmente nas discussões com os sócios da indústria para desenvolver e comercializar mais esta tecnologia. A tecnologia é esperada alcançar o mercado dentro dos próximos cinco anos.

Movendo-se para a frente, a equipa de investigação espera expandir as aplicações do SELO a outros tipos de cancro, tais como o cérebro, pulmão, e cancro gástrica, assim como valida a tecnologia em outras amostras, tais como o sangue e as ascites.

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.