Šie maži jutikliai gali anksti aptikti vėžį
Nauji tyrimai naudoja nanosensorius, kad nustatytų baltymų ir baltymų sąveiką, kuri gali pranešti apie vėžį. Išvados gali pasirodyti ypač naudingos nustatant limfocitinę leukemiją daug anksčiau.
Vėžys yra viena iš pagrindinių mirties priežasčių tiek JAV, tiek visame pasaulyje. Nacionalinio vėžio instituto duomenimis, 2012 m. Visame pasaulyje buvo daugiau nei 8 milijonai su vėžiu susijusių mirčių, o 2018 m. JAV nuo šios ligos gali mirti daugiau nei 600 000 žmonių.
Ankstyvas šios gyvybei pavojingos ligos nustatymas yra nepaprastai svarbus, o medicinos mokslininkai sunkiai dirba kurdami naujesnius ir efektyvesnius būdus kuo greičiau diagnozuoti vėžį.
Dabar nauji tyrimai naudoja mažus jutiklius, kad nustatytų nedidelius molekulinius pokyčius, kurie gali būti vėžio požymiai.
Niujorko Sirakūzų universiteto Menų ir mokslų koledžo fizikos profesorius Liviu Movileanu kartu su Sirakūzų fizikos mokslų daktaru Avinashu Kumaru Thakuru išsamiai aprašo šių nanosensorių vaidmenį žurnale pasirodžiusiame darbe. Gamtos biotechnologija.
Kaip paaiškina prof. Movileanu, nanosensoriai gali būti ypač naudingi nustatant limfocitinę leukemiją - vėžio formą, kuri prasideda kaulų čiulpuose ir plinta į kraują.
JAV 2018 m. Gali įvykti beveik 21 000 naujų limfocitinės leukemijos atvejų ir dėl to gali mirti daugiau nei 4500 žmonių.
Kaip veikia nanosensoriai
Prof. Movileanu laboratorijos kilę nanosensoriai gali aptikti vadinamąją baltymų ir baltymų sąveiką (PPI), tai yra procesus, kurie yra būtini ląstelių vystymuisi.
Vadinamasis interaktomas reiškia „pilną baltymų sąveikos žemėlapį, kuris gali atsirasti gyvame organizme“. Interaktomika - arba interaktomo žemėlapis, naudojant pažangiausias technologines ir skaičiavimo technikas - yra klestintis biofizikos sritis, tirianti šių sąveikų pasekmes.
PSI priklauso nuo įvairių veiksnių, tokių kaip ląstelės tipas, jos vystymosi stadija ir aplinkos sąlygos. Kai kurie PPI yra stabilūs, tačiau kiti yra laikini.
Pavyzdžiui, sąveika, reikalinga genų ekspresijai suaktyvinti, arba sąveika, turinti įtakos ląstelių signalizacijai ir vėžinių ląstelių vystymuisi, yra laikina, vadinasi, jie trunka tik apie milisekundę.
Trumpalaikis šių PPI pobūdis apsunkina jų nustatymą taikant šiuo metu galimus metodus.
Tačiau nanosensoriai, kilę iš prof. Movileanu laboratorijos, aplenkia šią kliūtį, ląstelės membranoje sukurdami nedidelę angą, per kurią praeina elektros srovė.
Kai baltymai praeina pro šias mažas angas ar nanoporas, jie keičia elektros srovės intensyvumą. Šie pokyčiai atskleidžia kiekvieno baltymo tapatumą ir savybes.
„Duomenys, surinkti iš vieno baltymo mėginio, yra didžiuliai“, - sako prof. Movileanu, įgijęs daktaro laipsnį. eksperimentinės fizikos srityje iš Bukarešto universiteto Rumunijoje ir šiuo metu yra Sirakūzų fizikos katedros biofizikos ir biomedžiagų tyrimų grupės narys.
"Mūsų nanostruktūros leidžia mums jautriai, specifiškai ir kiekybiškai stebėti biocheminius įvykius", - tęsia tyrėjas. „Vėliau galime patikimai įvertinti vieną baltymo mėginį.“
"Išsamios žinios apie žmogaus genomą atvėrė naują sieną daugeliui funkcinių baltymų, susijusių su trumpomis fizinėmis asociacijomis su kitais baltymais, identifikuoti", - tęsia mokslininkas.
„Dėl didelių šių PSI stiprumo sutrikimų atsiranda ligos. Dėl trumpalaikio šių sąveikų pobūdžio jiems įvertinti reikia naujų metodų “.
Fizikas taip pat paaiškina, kaip tiksliai sureguliuoti jo nanosensorių aptikimo mechanizmai gali padėti kovoti su vėžiu.
„Jei žinome, kaip veikia atskiros ląstelės dalys, galime išsiaiškinti, kodėl ląstelė nukrypsta nuo įprasto funkcionalumo į naviko būseną […] Mūsų maži jutikliai gali atlikti didelius dalykus atliekant biologinio žymeklio patikrinimą, baltymų profiliavimą ir didelius baltymų tyrimas [žinomas kaip proteomika] “.
Liviu Movileanu prof
Prof. Movileanu tikisi, kad jo nanojutikliai bus ypač naudingi nustatant limfocitinę leukemiją - būklę, kai kraujo kūneliai nesubręsta ir nemiršta kaip įprasta, o „kaupiasi kaulų čiulpuose ir išstumia normalias, sveikas ląsteles“.
