Mobilna aparatura do wczesnego wykrywania nowotworów
Biorąc pod uwagę fakt, że wczesne wykrywanie raka ma kluczowe znaczenie dla przeżycia pacjenta, pilnie potrzebne są narzędzia, które ułatwią przeprowadzanie prewencyjnych badań przesiewowych. MiRNA składają się z klasy małych niekodujących cząsteczek RNA, które ulegają deregulacji w przypadku wielu chorób, między innymi nowotworów, cukrzycy i choroby Alzheimera czy Parkinsona. Dlatego też miRNA mogą zasadniczo służyć jako biomarkery do szybkiej diagnozy choroby. Partnerzy finansowanego ze środków UE projektu SAPHELY skupili się na opracowaniu przenośnego urządzenia POC zdolnego do wykrywania miRNA specyficznych dla nowotworów. „Naszym celem było umożliwienie szybkiego i ultraczułego wykrywania nowotworu poprzez analizę kilku kropli krwi pacjenta”, wyjaśnia koordynator projektu dr Jaime García-Rupérez. Innowacyjna, czuła technologia Naukowcy wykorzystali technologię nanofotoniczną do opracowania czujników będących częścią wkładu do analizy dokonywanej za pomocą aparatury SAPHELY. Aby móc z wysoką czułością wykryć krótkosekwencyjne oligonukleotydy, naukowcy pracowali nad wykorzystaniem markerów molekularnych przyczepionych do nanocząsteczek. Powierzchnia czujnika wykryła przesunięcie nanocząsteczek w momencie hybrydyzacji docelowych miRNA do sondy. To wykorzystanie zmiany konformacyjnej markerów molekularnych jako dodatkowego mechanizmu do modulowania reakcji czujnika na wykrycie jest jedną z głównych innowacji projektu SAPHELY, która może być użyta do zwiększenia czułości czujnika. Urządzenie POC opracowane w ramach projektu SAPHELY posiada również funkcje wymagane do ekstrakcji docelowych miRNA z próbki krwi pacjenta, zanim będzie można wykryć je za pomocą nanofotonicznego chipa wykrywającego. „Zaletą podejścia SAPHELY jest to, że unika stosowania złożonych metod amplifikacji opartych na PCR lub procesów znakowania, które są trudne do wdrożenia na chipie”, kontynuuje dr García-Rupérez. Dodatkowo wkład jest automatycznie obsługiwany i sprawdzany za pomocą kompaktowego urządzenia do odczytu pomiarów, co eliminuje problemy związane z użyciem drogiej, nieporęcznej i ciężkiej aparatury. Koncentrując się podczas swoich badań na nowotworach piersi, prostaty, płuc i jelita grubego, naukowcy z projektu SAPHELY z powodzeniem określili zmniejszone panele biomarkerów miRNA dla tych odmian nowotworów, jednocześnie osiągając dokładność diagnozy powyżej 90 %. Przyszłość rozwiązania SAPHELY Do tej pory technologia SAPHELY osiągnęła format quasi-komercyjny, z możliwością produkcji chipów fotonicznych i wkładów w formatach dostosowanych do masowej produkcji. Udało się też opracować funkcje niezbędne do analizy danych wraz z kompaktową platformą do zautomatyzowanej obsługi. Urządzenie POC będzie niedrogie, co znacznie ułatwi wdrożenie programów badań przesiewowych na masową skalę. Naukowcy napotkali różne techniczne przeszkody związane ze złożoną naturą próbek krwi, która jest odpowiedzialna za powstawanie nieswoistych zakłóceń. Prototypowe urządzenie nie osiągnęło jeszcze wymaganego poziomu czułości potrzebnego do wykrywania skrajnie małych stężeń biomarkerów miRNA we krwi. Pomimo tego, że ocena technologii w warunkach klinicznych jeszcze nie została wykonana, partnerzy projektu SAPHELY zadbali już o tanią produkcję urządzenia POC. Po zoptymalizowaniu procesu analizy pod względem wydajności mają oni nadzieję na przekształcenie prototypu w prawdziwy produkt. Dr García-Rupérez jest przekonany, że „urządzenie SAPHELY będzie miało ogromny wpływ na diagnostykę nowotworów i zarządzanie kliniczne, zmniejszając koszty leczenia , a zarazem zwiększając wskaźniki przeżycia”. Co więcej, platforma może być stosowana w innych dziedzinach wymagających wykrywania określonych substancji, takich jak monitorowanie środowiska, kontrola żywności lub bezpieczeństwo chemiczne/biologiczne.
Słowa kluczowe
SAPHELY, nowotwór, miRNA, badania w miejscu opieki nad pacjentem (POC), biomarker, wkład, nanofotonika, sonda z markerami molekularnymi
