Una tecnica veloce e sensibile per individuare gli indicatori del cancro porta la biopsia liquida più vicino alla clinica

Una tecnica veloce, economica eppure sensibile per individuare gli indicatori del cancro sta portando a ricercatori più vicino “ad una biopsia liquida„ - una prova facendo uso di piccolo campione di sangue o del siero per individuare il cancro, piuttosto che la campionatura di tessuto dilagante usata ordinariamente per la diagnosi.

I ricercatori all'università dell'Illinois hanno sviluppato un metodo per catturare e contare i microRNAs Cancro-associati, o i bit minuscoli delle molecole del messaggero che sono essudate dalle celle e possono essere individuate in sangue o siero, con risoluzione della unico molecola. Il gruppo ha pubblicato i sui risultati negli atti dell'Accademia nazionale delle scienze.

Le cellule tumorali contengono le mutazioni genetiche che permettono loro di proliferare fuori controllo e di eludere il sistema immunitario ed alcune di quelle mutazioni girano su nei microRNAs. Ci sono molecole specifiche del microRNA di cui presenza e la concentrazione è conosciuta per essere collegata con la presenza e l'aggressività di tipi specifici di cancri, in modo da sono conosciute come biomarcatori che possono essere la molecola dell'obiettivo per un test diagnostico.„

Brian Cunningham, guida di studio, professore di Illinois di elettrico e ingegneria informatica

Cunningham egualmente dirige il micro di Holonyak ed il laboratorio di nanotecnologia all'Illinois.

Il gruppo di Cunningham ha sviluppato una tecnica nominata microscopia di assorbimento di Photonic Resonator per catturare e contare i biomarcatori del microRNA. In collaborazione con il professor Manish Kohli al centro del Cancro di Moffitt in Florida, hanno collaudato la CARROZZINA su due microRNAs che sono indicatori conosciuti per carcinoma della prostata.

Hanno trovato che era abbastanza sensibile individuare le piccole quantità che sarebbero state presenti in siero di un paziente, eppure anche abbastanza selettivo individuare l'indicatore in un cocktail delle molecole che egualmente sarebbero state presenti in siero.

“Una delle sfide principali di biosensing è di mantenere la sensibilità e selettività allo stesso tempo,„ ha detto Nantao Li, un dottorando e co-primo autore. “La volete essere abbastanza sensibile individuare molto le piccole quantità, ma non la volete prendere ogni RNA nel sangue. Volete questa sequenza specifica essere il vostro obiettivo.„

La CARROZZINA raggiunge sia le qualità combinando una sonda molecolare che un sensore a cristallo fotonico. La sonda molto specificamente accoppia ad un microRNA designato ed ha un tappo di protezione cui si stacca quando trova e lega al biomarcatore dell'obiettivo. L'estremità esposta della sonda può poi legare al sensore, producendo un segnale visibile tramite un microscopio.

Ogni sonda determinata che lega invia un segnale separato che i ricercatori possono contare. Ciò significa che i ricercatori possono individuare gli importi molto più piccoli che i metodi tradizionali come la fluorescenza, che devono superare una determinata soglia per emettere un segnale misurabile. Potere contare ogni biomarcatore egualmente porta il vantaggio aggiunto di permettere che i ricercatori riflettano col passare del tempo i cambiamenti nella concentrazione del biomarcatore.

“Con la CARROZZINA, schizziamo un campione in una soluzione ed otteniamo una lettura in due ore,„ ha detto il ricercatore postdottorale Taylor Canady, un co-primo autore dello studio. “Altre tecnologie che producono le letture della unico molecola le richiedono il trattamento extra e gli ulteriori passi e richiedono un giorno o più di attesa. La CARROZZINA sembra come qualcosa che potrebbe essere molto più fattibile clinicamente. Inoltre, usando un segnale ottico invece della fluorescenza, potremmo configurazione giorna un'unità miniaturizzata che non ha bisogno di un tecnico di laboratorio formato.„

L'approccio della CARROZZINA potrebbe adattarsi ai microRNAs differenti o ad altri biomarcatori, i ricercatori dicono ed è compatibili con le piattaforme attuali del microscopio.

“Questo approccio fa l'idea dell'esecuzione “della biopsia liquida„ per le molecole in relazione con il Cancro di basso concentrazione un punto più vicino alla realtà,„ Cunningham ha detto. “Questo avanzamento dimostra che è possibile avere un metodo economico e sistematico che è abbastanza sensibile richiedere soltanto una gocciolina di sangue. I risultati della prova potrebbero dire ad un medico se un regime della chemioterapia sta funzionando, se il cancro di una persona sta sviluppando una nuova mutazione che lo avrebbe reso resistente ad una droga, o se una persona che precedentemente era stata curata per cancro potrebbe avere una remissione.„

Source:
Journal reference:

Canady,T.D., et al. (2019) Digital-resolution detection of microRNA with single-base selectivity by photonic resonator absorption microscopy. Proceedings of the National Academy of Sciences. doi.org/10.1073/pnas.1904770116.