Nowatorskie narzędzie do prowadzenia badań przesiewowych pod kątem raka szyjki macicy
Istnieje blisko 190 różnych szczepów wirusa brodawczaka ludzkiego (HPV). Jednak tylko ułamek z nich może powodować raka szyjki macicy. Profilaktyczne szczepienia przeciw czterem szczepom wirusa HPV są szybko wprowadzane w wielu krajach na całym świecie jako środek do walki z rakiem szyjki macicy. Jednak istnieje też pilna potrzeba opracowania precyzyjnych metod diagnostycznych, które umożliwią wczesne wykrywanie tego wirusa wysokiego ryzyka. Zespół finansowanego ze środków UE projektu CANCER-TECH skupił się na opracowaniu nowej, wysoce czułej platformy do wykrywania wirusa HPV z wykorzystaniem biopolimeru teksturowanego laserem jako podłoża urządzenia, sfunkcjonalizowanego z wykorzystaniem nanocząstek. „Chcieliśmy wygenerować bardzo czułe urządzenie zdolne do wykrywania wirusa HPV wysokiego ryzyka”, wyjaśnia koordynator projektu, prof. Dermot Brabazon. Nowa technologia do produkcji nanocząstek Naukowcy opracowali nanocząstki specyficzne dla różnych szczepów wirusa HPV, szczególnie szczepów 16 i 18, które odpowiadają za większość nowotworów szyjki macicy. W tym kontekście wykorzystali technikę pulsacyjnej ablacji laserowej w cieczy (PLAL), ekologiczną drogę syntezy bez przetwarzania chemicznego. Jak wyjaśnia dr Bagga, stypendysta programu Marie Curie, który prowadził prace doświadczalne: „Technika ta umożliwia wytwarzanie nanocząstek o zwiększonej aktywności powierzchniowej, co pozwala na zmniejszenie ilości cząsteczek próbki potrzebnych do skutecznego wykrywania”. Wpływa to korzystnie na granicę wykrywalności i szybkość detekcji i w rezultacie daje nowatorską, ultraczułą metodę wykrywania wirusa HPV. Technika PLAL pokonuje również pewne ograniczenia związane z tradycyjnymi metodami wytwarzania nanocząstek, które prowadzą do uzyskania szerokiego spektrum właściwości chemicznych i fizycznych oraz wpływają na skuteczność. Ponadto umożliwia precyzyjne dostosowanie rozmiaru, składu i stabilności nanocząstek, co daje naukowcom możliwość kontrolowania fizycznych i chemicznych właściwości nanocząstek metalu. Zespół musiał stawić czoła pewnym wyzwaniom związanym ze składem nanocząstek. Nanocząstki złota wykazywały lepsze właściwości optyczne w porównaniu z dostępnymi na rynku nanocząstkami o podobnym rozmiarze. Wykazali również granicę wykrywalności w zakresie nanomolowym (nM) z wykorzystaniem białka C-reaktywnego biomarkera sercowego jako cząsteczki modelowej. Jednak okazało się, że są one niestabilne w środowisku biologicznym, a zatem naukowcy wykorzystali dwusiarczek molibdenu jako materiał elektrody, aby stworzyć czujnik elektrochemiczny do wykrywania wirusa HPV, ponieważ ma on duży obszar powierzchni, co może poprawić zdolność do biodetekcji. Platforma biomimetyczna specyficzna dla wirusa HPV Kolejnym etapem projektu była funkcjonalizacja wytworzonych nanocząstek ligandami specyficznymi dla wirusa HPV i przyłączenie ich do platformy opartej na polimerach biomimetycznych. W tym kontekście naukowcy wykorzystali aptamery RNA do specyficznego wykrywania różnych białek wirusa HPV. W badaniach reaktywności krzyżowej wykazano wysoką selektywność w stosunku do potencjalnych przeszkadzających gatunków wirusa HPV, co oznacza, że podejście to może znaleźć zastosowanie w urządzeniach do opieki medycznej. Co ważne, aptamery wykazywały skuteczność w próbkach biologicznych i przy niskich stężeniach docelowych. Ogólnie zespół projektu CANCER-TECH wniósł znaczny wkład w rozwój immunologicznych technik wykrywania raka w oparciu o nowatorski projekt testów immunologicznych na chipie. Nowatorstwo podejścia polega na zastosowaniu wysokiej jakości bionanostruktur do ultra-czułego i szybkiego wykrywania wirusa HPV. Oczekuje się, że opracowany test zwiększy czułość i swoistość wykrywania wirusa HPV w stosunku do obecnego stanu techniki. Jak uważa prof. Brabazon, „oczekuje się, że produkcja urządzeń biomedycznych za pomocą obrabianych laserowo powierzchni usprawni liczne zastosowania medyczne i wpłynie korzystnie na diagnostykę”.
Słowa kluczowe
CANCER-TECH, HPV, nanocząstka, rak szyjki macicy, pulsacyjna ablacja laserowa w płynie (PLAL)
