Новое устройство для ранней диагностики рака

Звоните +7 495 204 2313 или
Обратитесь онлайн
Медицинский консультант расскажет о всех аспектах лечения за рубежом
5 марта 2019

Врачи не устают твердить о важности ранней диагностики рака, которая способна помочь своевременно принять нужные меры и предотвратить непоправимый исход болезни. Однако некоторые виды онкологии, – такие, например, как рак яичников, – на начальных этапах развития протекают почти бессимптомно и чаще всего обнаруживаются уже на запущенных стадиях, когда шансов на успешное лечение почти не остается. Чтобы решить эту проблему, американские ученые разработали инновационное устройство, способное быстро и легко выявлять раковые клетки всего в одной капле крови.

В попытках найти простой и действенный способ своевременно выявлять трудно диагностируемые виды злокачественных опухолей исследователи из Канзасского университета в Лоренсе, функционирующего при нем онкологического центра и клинического госпиталя придумали и создали сверхчувствительный прибор. Устройство, представляющее собой микрожидкостный чип с трехмерным нанопокрытием, по словам ученых, способно эффективно выявлять маркеры рака в самой маленькой капле крови или ее компоненте – плазме.

Механизм работы нового диагностического инструмента ведущий автор исследования Ен Цзэн, профессор кафедры химии Канзасского университета, и его команда описали в научной статье, которая вышла в последнем номере журнала Nature Biomedical Engineering.

Разработанное ими устройство, пояснили ученые, выявляет присутствие в организме злокачественной опухоли посредством своеобразной фильтрации экзосомов. Последние представляют собой крошечные внеклеточные пузырьки, выделяемые клетками во внеклеточное пространство и разносимые кровотоком по всему организму. В случае с раковыми клетками экзосомы содержат биологическую информацию, способную управлять процессом роста и распространения опухоли.

«Люди привыкли думать, что экзосомы это своего рода мусорные мешки, куда клетки могут сбрасывать ненужное клеточное содержимое, – объясняет доктор Цзэн. – Но за последние десять лет ученые пришли к выводу, что их также можно использовать для отправки сообщений клеткам-реципиентам и передачи молекулярной информации, важной для реализации многих биологических функций. По сути, вырабатывая и распространяя экзосомы, злокачественные опухоли «запаковывают» в них активные молекулы, которые отражают биологические особенности родительских клеток».

Высокочувствительный диагностический инструмент

Новое устройство представляет собой трехмерное наноинженерное приспособление с елкообразной поверхностью, которое «прочесывает» экзосомы, продвигая их к поверхности чипа, где и происходит считывание и анализ информации. Этот процесс называется массовым переносом.

«Ученые придумали много умных способов, как усовершенствовать массовый перенос в микромасштабных каналах, но когда частицы приближаются к чувствительной поверхности, между ними образуются небольшие, заполненные жидкостью промежутки, которые способствуют повышению гидродинамического сопротивления, – говорит ведущий автор исследования. – Поэтому мы разработали трехмерную нанопористую структуру, способную отфильтровывать эту жидкость, обеспечивая таким образом плотный контакт частиц с поверхностью чипа, где специальные детекторы распознают их и захватывают».

В разработке инновационного диагностического устройства профессору Цзэну и его команде помогал заместитель директора онкологического центра Канзасского университета Эндрю Гудвин, который является ведущим экспертом в области биомаркеров рака. Чтобы проверить эффективность чипа, исследователи использовали клинические образцы опухолей яичников, которые обычно сложно обнаружить на ранних стадиях. В итоге они обнаружили, что разработанный ими диагностический инструмент способен выявлять присутствие опухолевых клеток даже в самом минимальном количестве плазмы.

«Наши совместные исследования продолжают приносить плоды в такой критически важной сфере изучения рака, как разработка инновационных инструментов для ранней диагностики, – говорит Эндрю Гудвин, отмечая, что подобные исследования особенно важны для борьбы с раком яичников, который у большинства женщин диагностируется на поздних стадиях, когда он становится практически неизлечимым.

Универсальность применения

Ученые также отмечают, что новое устройство является простым в изготовлении и дешевым в производстве, а это значит, что оно может получить широкое распространение и не скажется на расходах на лечение онкологических больных. «Мы создали метод трехмерного наноструктурирования, реализация которого не требует какого-то специального оборудования – это может сделать студент или даже старшеклассник в моей лаборатории», – говорит профессор Цзэн.

«Благодаря своей простоте и малозатратности в производстве наше устройство может довольно скоро начать использоваться в клинических условиях, – продолжает он, отмечая, что его команда продолжает сотрудничество с доктором Гудвином, исследовательскими лабораториями онкологического центра Канзасского университета и отделением молекулярной биологии для изучения иных возможностей в применении новой технологии.

Но что еще важнее, доктор Цзэн и его коллеги утверждают, что придуманный ими девайс легко приспосабливается под разные медицинские нужды. Они надеются, что в будущем врачи смогут использовать его для диагностики самых разных форм онкологии и других – неонкологических – заболеваний. «В настоящее время мы проводим междисциплинарное исследование, изучая модели клеточных культур, животных и образцы человеческих тканей, чтобы ускорить внедрение нового диагностического инструмента в медицинскую практику», – говорит профессор.

«Практически все клетки млекопитающих вырабатывают экзосомы, так что применение нашего устройства не ограничивается только раком яичников или другим видом онкологии. Мы сейчас работаем со специалистами, которые помогают изучить его эффективность при диагностике нейродегенеративных заболеваний, а также раке молочной железы и кишечника», – добавляет Ен Цзэн.

Вопросы и ответы

Ни одного вопроса не задано

Задать вопрос

Продолжая использовать данный сайт, Вы принимаете наши правила использования cookie-файлов.

Принимаю