Первый клинический наносенсор для определения концентрации раковых антигенов в цельной крови
ВЫПУСК 50
Первый клинический
наносенсор для определения концентрации раковых антигенов в цельной крови
Группа ученых, возглавляемая исследователями изЙельского университета, впервые использовала
наносенсоры для измерения концентрации биомаркеров рака в цельной крови. Их
разработка, описаннаяв он-лайн издании
NatureNanotechnology, может значительно упростить задачу по
определению биомаркеров рака и других заболеваний для практикующих врачей.
Ученые во главе с профессором инженерии и прикладных наук Марком Ридом (MarkReed) и доцентом кафедры биомедицины и химической инженерии Тареком Фахми (TarekFahmy) использовали сенсоры на нанопроволоках для обнаружения иизмерения концентрации двух
специфическихбиомаркеров: антигенов
рака простаты и рака молочной железы.
«Наносенсоры
используются в течение всего последнего десятилетия, но они работали только в
контролируемых, лабораторных условиях», - говорит Рид. «Мы впервые смогли использовать их на цельной
крови, которая представляет собой сложный раствор, содержащий белки, ионы и
другие вещества, влияющие на определение маркеров».
Чтобы преодолевать сложности определения маркеров в цельной
крови, исследователи разработали новое устройство, выполняющее функцию фильтра,
отлавливающего биомаркеры – в данном случае специфические антигены рака
простаты и груди – на специальный чип. Остальная кровь при этом смывается.
Накопление антигенов на чипе позволяет обнаруживать антигены в чрезвычайно
малых концентрациях, порядка пикограмма на миллилитр, с точностью до 10%.Это равносильно определению концентрации
соли при растворении одной ее крупинки в большом плавательном бассейне.
До сих пор методы обнаружения биомаркеров могли выдать либо
положительный, либо отрицательный результат присутствия определенного антигена
в крови. При этом для получения достоверных результатов присутствия маркера
нужны были достаточно высокие его концентрации.
«Наш
новый метод гораздо более точен в считывании информации о концентрации антигена
и гораздо менее зависим от индивидуальных особенностей интерпретации
результатов анализа разными операторами», - говорит Фахми.
Кроме того, что результаты в той или иной степени зависят от
субъективностиинтерпретаций,
применяемые в настоящее время анализы трудоемки. Они включают в себя забор образца
крови, отправку его в лабораторию, использование центрифугирования для
разделения различных компонентов, выделения плазмы и проведения многочасовых
химических анализов. В целом процесс занимает несколько дней. Для сравнения –
новый прибор способен определить концентрацию биомаркероввсего за несколько минут.
«Врачи
смогут иметь эти маленькие, портативные устройства в своих кабинетах и получать
информацию почти мгновенно», - говорит Фахми. «Они смогут применять прибор и в полевых условиях».
Рид утверждает, что новый прибор может быть одновременно
применен для определения широкого набора биомаркеров – от рака яичников до
сердечно-сосудистых заболеваний. Преимущество данной технологии состоит в том,
что для производства миллиона приборов требуется столько же усилий, сколько и
для производства одного.
«Мы
привнесли в сферу обнаружения рака мощь современной микроэлектроники», -
говорит Рид.
Помимо ученых из
Йельского университета в разработке прибора принимали участие ученые из
Корнэллского и Гарвардского университетов.