Bioczujniki do diagnostyki nowotworów
Obecne testy molekularne do rutynowej diagnostyki nowotworów mają często niską czułość lub są użyteczne tylko w zaawansowanym stadium choroby. W obliczu tej sytuacji wdrożono więc nowatorskie narzędzia umożliwiające ocenę molekularnego profilu guza na poziomie genetycznym, epigenetycznym, transkryptomicznym i białkowym. Niestety złożoność i wysokie koszty stanowiły dotąd barierę na drodze do ich powszechnego stosowania w diagnostyce klinicznej. Celem finansowanego przez UE projektu SMARTCANCERSENS była koordynacja współpracy partnerów z Europy i innych kontynentów na rzecz wprowadzenia nowych metod wykrywania określonych biomarkerów. Koncepcja polegała na opracowaniu czułych urządzeń działających w oparciu o nanostrukturalne czujniki elektroniczne nadające się do użytku w laboratoriach medycznych. Urządzenia te pozwoliłyby wykrywać różne biomarkery, w tym małe molekuły, jony metali, enzymy i białka związane z nowotworami. W pierwszej fazie projektu naukowcy skupili się na immobilizacji bio- i nanomateriałów na różnych powierzchniach przewodzących. Prowadzone prace obejmowały przyłączanie, nanoszenie i usieciowianie szerokiej gamy innowacyjnych materiałów na przetwornikach, a na kolejnym etapie – optymalizację parametrów analitycznych (czułość, selektywność). Przemiana chemiczna bądź enzymatyczna struktury czujnika jest proporcjonalna do stężenia docelowej molekuły w próbce biologicznej. Zespół badawczy przetestował i zoptymalizował czułość, swoistość, zakres dynamiczny reakcji, niezawodność i stabilność operacyjną urządzeń. W celu zwiększenia czułości czujnika elektronicznego stworzono nanometryczne membrany umożliwiające rozpoznawanie cząsteczek. Wykorzystując lek o nazwie tamoksyfen w roli modelu, badacze ocenili możliwość terapeutycznego monitorowania leków przy użyciu interfejsów telefonów komórkowych wspierających technologię czujników chemicznych. Oceniono również możliwość wykrywania komórek rakowych in situ w oparciu o selektywne wiązania zachodzące na powierzchni aptasensorów, które umożliwiają detekcję bez konieczności oznaczania. Badania przeprowadzone w ramach inicjatywy SMARTCANCERSENS doprowadziły do opracowania urządzeń, które mogą znaleźć bogaty wachlarz zastosowań w branży biomedycznej, włączając w to terapeutyczne monitorowanie leków. Mogą one stanowić uzupełnienie istniejących czaso- i pracochłonnych badań klinicznych, znacznie usprawniając proces analizy próbek. Jednak, co najważniejsze, powinny też umożliwić precyzyjną diagnostykę chorób.
Słowa kluczowe
Diagnostyka nowotworów, biomarkery, nanoczujniki, próbki biologiczne, SMARTCANCERSENS
