Historie sukcesu RTD - Europejscy naukowcy dokonują postępów w zakresie wykrywania wirusa HIV oraz nowotworów
Uczestnicy finansowanego przez UE projektu MIMIC pracują obecnie nad przełomowym rozwiązaniem w dziedzinie diagnostyki nowotworów, bazującym na bardzo czułym systemie wykrywania, potrafiącym rejestrować nawet niewielkie stężenia cząstek powiązanych z chorobą w płynach ustrojowych. W metodzie, na której bazuje system, wykorzystuje się naturalny proces biomineralizacji (produkcji minerałów), zachodzącyc w organizmie człowieka. Podejście podobne do tego zastosowanego w ramach badań nad nowotworami, prowadzonych przez zespół MIMIC, okazało się wcześniej skuteczne w kontekście wykrywania wirusa HIV. Doktorowi Roberto de la Rica Quesada, który jest koordynatorem projektu MIMIC, oraz profesorowi Molly Stevens, który korzysta z grantu Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych i jest pracownikiem Imperial College London, udało się potwierdzić skuteczność pionierskiej techniki wykrywania wirusa HIV, która jest dziesięciokrotnie bardziej dokładna, niż jakakolwiek metoda stosowana obecnie. Przełom w dziedzinie diagnostyki wirusa HIV jest triumfem podejścia obranego wcześniej przez zespół MIMIC podczas prac nad wykrywaniem nowotworów. Podejście to przeszło wiele etapów rozwoju i modyfikacji, zanim osiągnięto pozytywne wyniki. Pierwotny plan prac projektowych zakładał odtworzenie warunków, w których następuje mineralizacja kości, w celu stworzenia ultra-czułych czujników bazujących na kryształach fosforanu wapnia. Dodanie przeciwciał w powyższym procesie sprawia, że czujniki mogą jednoznacznie identyfikować "biomarkery" chorobowe, świadczącej o obecności komórek nowotworowych. Po uformowaniu się kryształów ich dalszy rozwój oraz detekcja następują dzięki elektrodom. Obecność kryształów na elektrodach stanowi znacznik biologiczny i jest dla naukowców metodą badania lub wykrywania oznak zmian komórkowych: im silniejszy sygnał i lepsza zdolność do "wykrywania", tym większe są szanse na stwierdzenie obecności schorzenia. Z pozoru jest to proste, jednak "bio-identyfikacja i detekcja" to bardzo złożony proces, twierdzą członkowie zespołu badawczego. Wraz z postępami prac dr de la Rica Quesada, koordynator projektu MIMIC, zdecydował się hodować nanokryształy metalu, a nie tradycyjne kryształu fosforanu wapnia. Kolorowe kryształy metali posiadają doskonałe właściwości optyczne i gwarantują bardzo wysoką jakość sygnałów, które można łatwo odczytywać i obserwować przy użyciu standardowych urządzeń laboratoryjnych, a nawet gołym okiem. Powyższa decyzja była jedną z wielu, których celem było rozbicie złożoności problemu na mniejsze, możliwe do rozwiązania elementy. Uczestnicy projektu zauważyli także, że dzięki nowemu podejściu nie jest konieczne stosowanie "biopolimerów", takich jak kolagen, podczas hodowli kryształów. Oznaczało to dalsze uproszczenie architektury czujnika. "Co więcej, nie jest potrzebne stosowanie elektrod czy też innych, drogich urządzeń, gdyż sygnały można obserwować bez ich użycia. Reszta koncepcji projektowych pozostała niezmieniona", twierdzi dr de la Rica Quesada. Wczesne wykrywanie schorzeń Dr de la Rica Quesada tłumaczy, że chociaż systemy MIMIC sam w sobie nie poprawia jakości leczenia nowotworów, może pomóc usprawnić ich diagnostykę. "Ponieważ system pozwala wykrywać cząsteczki, których obecność związana jest z pojawieniem się nowotworów, być może uda się diagnozować te choroby na bardzo wczesnym etapie, zanim staną się poważnym zagrożeniem", zauważa dr de la Rica Quesada. Naukowiec nie kryje, że powyższy proces dowiódł swej skuteczności w zakresie wykrywania nawrotów nowotworów prostaty. "Pacjenci, u których wykonano całkowitą prostatektomię, mogą skorzystać z szeregu ultra-czułych urządzeń, które pozwalają wykrywać specyficzne znaczniki biologiczne, świadczące o obecności nowotworów prostaty, przy znacznie niższych stężeniach, oferując tym samym wczesny sygnał ostrzegawczy". Badania prowadzone w ramach projektu MIMIC spotkały się z zainteresowaniem przedstawicieli środowiska przemysłowego. "Systemy nano-detekcji, opracowywane w ramach inicjatywy MIMIC, można z łatwością wprowadzić na rynek", potwierdza dr de la Rica Quesada. Podobna sytuacja ma miejsce w przypadku metody diagnozowania wirusa HIV, która gwarantuje znacznie prostsze i tańsze odczyty gołym okiem. Metodę tą również można wprowadzić na rynek, oferując tym samym możliwość wcześniejszego diagnozowania chorób. W artykule opublikowanym w czasopiśmie Nature Nanotechnology dr de la Rica Quesada oraz profesor Stevens twierdzą ponadto, że niedrogie metody wykrywania biomarkerów różnych chorób przy bardzo niskich stężeniach mogą potencjalnie poprawić jakość życia obywateli w krajach, w których występuje niedobór zasobów medycznych. Stosowane obecnie strategie ultra-czułego diagnozowania często wymagają użycia zaawansowanych urządzeń, które nie zawsze są dostępne w mniej rozbudowanych laboratoriach, zauważają autorzy powyższego artykułu. "Rozwiązaliśmy ten problem dzięki zastosowaniu mechanizmu generowania sygnałów niezbędnych do bio-diagnostyki, umożliwiającego wykrywanie gołym okiem zaledwie kilku cząsteczek poszukiwanego materiału". Prace badaczy opisano w kilku wiodących czasopismach naukowych, a także nagłośniono za pośrednictwem popularnych środków przekazu, takich jak BBC i Daily Mail w Wielkiej Brytanii. Co więcej, duży potencjał komercyjny oraz przełomowa natura powyższych prac, zarówno w kontekście diagnozowania nowotworów, jak i wirusa HIV, mogą przyczynić się do zwiększenia konkurencyjności UE w zakresie opieki zdrowotnej oraz nano-technologii. - Pełna nazwa projektu: Minerals integrated into multiple identifications of cancer (MIMIC): a multidisciplinary approach for the ultra-sensitive detection of cancer biomarkers - Akronim projektu: MIMIC - strona internetowa projektu MIMIC(odnośnik otworzy się w nowym oknie) - Numer referencyjny projektu: 273621 - Nazwa/kraj pochodzenia koordynatora projektu: Roberto de la Rica Quesada, Imperial College London (Wielka Brytania) - Całkowity budżet projektu: 212 092 euro - Wsparcie KE: 212 092 euro - Data rozpoczęcia/zakończenia projektu: Od marca 2011 do lutego 2013 - Pozostałe kraje partnerskie: Brak