W metodzie tej wykorzystuje się ultracienkie membrany do wychwytywania małych pakietów materiału komórkowego, zwanych pęcherzykami zewnątrzkomórkowymi.
Komórki uwalniają miliardy maleńkich pakietów materiału komórkowego zwanego pęcherzykami zewnątrzkomórkowymi (EV) do krwi, śliny i innych płynów ustrojowych. Te pojazdy elektryczne przenoszą kluczowe informacje, w tym białka i materiał genetyczny z komórki, z której pochodzą, oferując wgląd w aktualny stan organizmu. Naukowcy dostrzegają ogromny potencjał pojazdów elektrycznych w diagnostyce i terapii, stoją jednak przed wyzwaniami w zakresie opracowania metod, które będą zarówno szybkie, jak i opłacalne.
W badaniu opublikowanym w Małynaukowcy z Uniwersytetu w Rochester opracowują nową metodę wykorzystania ultracienkich membran do łatwej identyfikacji pojazdów elektrycznych na potrzeby szybkich biopsji płynnych. Metoda zwana catch and display for liquid biopsy (CAD-LB) jest obiecująca w zakresie szybkiego i niedrogiego diagnozowania raka oraz oceny postępu terapii stosowanych w leczeniu chorób.
Uproszczenie biopsji płynnych
„Przeszukując próbki krwi lub innych płynów ustrojowych pod kątem pęcherzyków zewnątrzkomórkowych i biomarkerów, które niosą, można znaleźć ważne wskazówki, że coś jest nie tak z organizmem” – mówi James McGrath, profesor inżynierii biomedycznej Williama R. Kenana Jr. lider badania. „Pomysł istniał już od jakiegoś czasu, ale wcześniej wymagał wielu etapów oczyszczania, aby odizolować pojazdy elektryczne od innych składników biopłynu. CAD-LB jest znacznie prostszy i szybszy, co daje mu potencjał do zastosowań klinicznych, którego brakuje bardziej złożonym metodom.”
Zespół opracował ultracienkie membrany z porami idealnie dopasowanymi do wychwytywania pojazdów elektrycznych. Po pobraniu próbka krwi jest szybko przetwarzana, wstrzykiwana pipetą na membranę i bezpośrednio analizowana pod mikroskopem. Licząc liczbę porów, w których świeci się biomarker ocenianej choroby, użytkownicy mogą szybko oszacować, jak często choroba występuje w organizmie.
Wykrywanie białek odpornościowych i dopasowywanie zabiegów
Oprócz opisywania metody CAD-LB w badaniu wykazano zdolność tej metody do identyfikowania kluczowych białek modulujących układ odpornościowy w pojazdach elektrycznych. Białka te odgrywają ważną rolę we wspomaganiu organizmu w walce z nowotworami i mogą przewidzieć, jak dobrze pacjent może odpowiedzieć na immunoterapię.
„CAD-LB jest obecnie wystarczająco czuły, aby wykryć niektóre nowotwory w uleczalnym stadium ich rozwoju, co sugeruje potencjał tej technologii w badaniach przesiewowych w kierunku raka” – mówi współautor Jonathan Flax, adiunkt na Wydziale Urologii Centrum Medycznego Uniwersytetu Rochester . „Można go również wykorzystać do przewidywania doboru immunoterapii dostosowanej do konkretnego pacjenta, czyli leczenia, które kieruje układ odpornościowy w taki sposób, aby celował i eliminował komórki nowotworowe”.
Odniesienie: „Szybka ocena biomarkerów na pojedynczych pęcherzykach zewnątrzkomórkowych przy użyciu metody „catch and display” na ultracienkich nanoporowatych membranach z azotku krzemu” autorstwa Samuela N. Walkera, Kilean Lucas, Marley J. Dewey, Stephen F. Badylak, George S. Hussey, Jonathan Flax i James L. McGrath, 2 października 2024 r., Mały.
DOI: 10.1002/smll.202405505
McGrath wyraził uznanie dla pierwszego autora i doktoranta inżynierii biomedycznej Samuela Walkera za przywództwo w badaniu, a także dla Wilmot Cancer Institute i Funduszu Rozwoju Technologii UR Ventures za zapewnienie kluczowego wsparcia finansowego.
