يمكن للجهاز الجديد اكتشاف السرطان في قطرة دم فقط

تميل بعض أنواع السرطان ، مثل سرطان المبيض ، إلى أن تظل غير مكتشفة حتى تصل إلى مرحلة متقدمة جدًا بحيث يتعذر معها أن يكون العلاج فعالاً. الآن ، قد تكون الأداة المبتكرة قادرة على اكتشاف السرطان بسهولة وبسرعة وبكميات ضئيلة من الدم.

يمكن لجهاز شديد الحساسية تم تطويره حديثًا اكتشاف السرطان في عينات سريرية صغيرة جدًا.

في محاولة لإيجاد طريقة بسيطة وفعالة لتحديد السرطانات التي يصعب تشخيصها ، طور باحثون من جامعة كانساس (KU) في لورانس ومركز KU للسرطان ومركز KU الطبي في مدينة كانساس سيتي الآن نظامًا فائق الحساسية للكشف عن السرطان. جهاز.

يمكن للجهاز ، الذي يُطلق عليه "شريحة ميكروفلويديك ثلاثية الأبعاد - نانوباتيرد" ، أن يكتشف بنجاح علامات السرطان في أصغر قطرة دم أو في مكون من مكونات الدم يسمى البلازما.

يصف المؤلف الرئيسي يونغ تسنغ ، الأستاذ المساعد في الكيمياء بجامعة KU ، وفريقه كيفية عمل الأداة الجديدة في ورقة بحثية نشرتها المجلة. طبيعة الهندسة الطبية الحيوية تم نشره.

يشرح العلماء هذا الجهاز ، ويحدد ويشخص السرطان عن طريق "تصفية" الإكسوسومات ، وهي حويصلات صغيرة تنتجها بعض الخلايا حقيقية النواة.

في حالة الخلايا السرطانية ، تحتوي الإكسوسومات على معلومات بيولوجية يمكن أن توجه نمو الورم وانتشاره.

يوضح زينج: "تاريخيًا ، اعتقد الناس أن exosomes مثل" أكياس القمامة "التي يمكن أن تستخدمها الخلايا لتفريغ محتويات خلوية غير مرغوب فيها. ويضيف: "لكن في العقد الماضي ، أدرك العلماء أنها كانت مفيدة جدًا في إرسال الرسائل إلى الخلايا المتلقية وتوصيل المعلومات الجزيئية المهمة في العديد من الوظائف البيولوجية".

"بشكل أساسي ، ترسل الأورام exosomes عبوة جزيئات نشطة تعكس السمات البيولوجية للخلايا الأبوية. في حين أن جميع الخلايا تنتج exosomes ، فإن الخلايا السرطانية نشطة حقًا مقارنة بالخلايا الطبيعية.

أداة تشخيص عالية الحساسية

الجهاز الجديد عبارة عن أداة هندسية نانوية ثلاثية الأبعاد بنمط متعرج "يمشط" للأكسوسومات ، ويدفعها للتلامس مع سطح رقاقة الأداة لتحليلها. هذه العملية تسمى "النقل الجماعي".

"لقد طور الناس أفكارًا ذكية لتحسين نقل الكتلة في القنوات الدقيقة ، ولكن عندما تتحرك الجسيمات بالقرب من سطح المستشعر ، يتم فصلها بفجوة صغيرة من السائل تخلق مقاومة هيدروديناميكية متزايدة ،" يلاحظ زينج.

"هنا ، قمنا بتطوير بنية متعرجة ثلاثية الأبعاد ذات مسام نانوية يمكنها تصريف السائل في تلك الفجوة لجلب الجسيمات في اتصال قوي مع السطح حيث يمكن للمسبارات التعرف عليها والتقاطها" ، كما يوضح.

من أجل تطوير هذا الجهاز الحديث ، تعاون Zeng وفريقه مع Andrew Godwin ، وهو خبير في المؤشرات الحيوية للأورام والنائب الحالي لمدير مركز KU للسرطان.

لاختبار فعالية الشريحة ، استخدم الباحثون عينات سريرية من أفراد مصابين بسرطان المبيض ، وهو نوع من السرطان يصعب اكتشافه.

من خلال القيام بذلك ، وجد الفريق أن الشريحة كانت قادرة على اكتشاف وجود هذا السرطان في أصغر كمية من البلازما.

يقول جودوين: "تستمر دراساتنا التعاونية في أن تؤتي ثمارها وتقدم مجالًا مهمًا في أبحاث السرطان ورعاية المرضى - أي الأدوات المبتكرة للكشف المبكر" ، مشيرًا إلى أن "مجال الدراسة هذا مهم بشكل خاص لأنواع السرطان مثل المبيض ، بالنظر إلى أن الغالبية العظمى من النساء يتم تشخيصهن في مرحلة متقدمة عندما يكون المرض للأسف في أغلب الأحيان غير قابل للشفاء ".

تطبيقات سريرية متعددة

يشعر الباحثون أيضًا بسعادة غامرة لأن الجهاز الجديد سهل الصنع ، فضلاً عن كونه رخيصًا في الإنتاج ، مما يعني أن التوزيع الواسع يمكن أن يكون ممكنًا دون زيادة تكاليف المريض.

"ما أنشأناه هنا هو طريقة 3-D nanopatterning دون الحاجة إلى أي معدات تصنيع نانوية فاخرة - يمكن لطالب جامعي أو حتى طالب في المدرسة الثانوية القيام بذلك في مختبري" ، يلاحظ Zeng.

ويؤكد أن "هذا بسيط للغاية ومنخفض التكلفة وله إمكانية كبيرة لترجمته إلى إعدادات سريرية" ، موضحًا أن الفريق "[كان] يتعاون مع الدكتور غودوين ومختبرات بحث أخرى في مركز السرطان بجامعة الكويت والعلوم الحيوية الجزيئية قسم لمزيد من استكشاف التطبيقات الترجمية للتكنولوجيا. "

والأهم من ذلك ، أن Zeng وزملاؤه يجادلون بأن هذا الجهاز المبتكر ، من حيث المبدأ ، قابل للتكيف للغاية. إنهم يعتقدون أنه في المستقبل ، يمكن للأطباء استخدامه لتشخيص العديد من أشكال السرطان المختلفة ، بالإضافة إلى أمراض أخرى.

يقول الباحث الرئيسي: "الآن ، نحن نبحث في نماذج استنبات الخلايا ، ونماذج حيوانية ، وأيضًا عينات سريرية للمرضى ، لذلك نقوم بالفعل ببعض الأبحاث التحويلية لنقل الجهاز من إعداد المختبر إلى المزيد من التطبيقات السريرية".

"تطلق جميع خلايا الثدييات تقريبًا exosomes ، لذلك لا يقتصر التطبيق فقط على سرطان المبيض أو أي نوع واحد من السرطان. نحن نعمل مع الأشخاص للنظر في الأمراض التنكسية العصبية وسرطان الثدي وسرطان القولون والمستقيم ، على سبيل المثال ".

يونغ تسنغ