Ovi maleni senzori mogu rano otkriti rak
Novo istraživanje koristi nanosesenzore za otkrivanje interakcija između proteina i proteina koje mogu signalizirati rak. Nalazi se mogu pokazati posebno korisnima za identificiranje limfocitne leukemije mnogo ranije.
Rak je jedan od vodećih uzroka smrti u Sjedinjenim Državama i širom svijeta. Prema Nacionalnom institutu za rak, u cijelom je svijetu 2012. godine bilo više od 8 milijuna smrtnih slučajeva povezanih s rakom, a više od 600 000 ljudi u SAD-u moglo bi umrijeti od bolesti u 2018. godini.
Rano otkrivanje ove opasne po život bolesti presudno je, a medicinski znanstvenici vrijedno rade na iznalaženju novijih i učinkovitijih načina dijagnosticiranja karcinoma što je prije moguće.
Sada novo istraživanje koristi malene senzore za otkrivanje sitnih molekularnih promjena koje mogu ukazivati na rak.
Liviu Movileanu, profesor fizike na Koledžu za umjetnost i znanost Sveučilišta Syracuse u New Yorku, zajedno s Avinashom Kumar Thakurom, doktorskim istraživačem iz fizike u Syracuseu, detaljno opisuje ulogu tih nanosezora u radu koji se pojavljuje u časopisu Biotehnologija prirode.
Kao što objašnjava prof. Movileanu, nanosezori mogu biti osobito korisni za otkrivanje limfocitne leukemije, oblika raka koji započinje u koštanoj srži i širi se u krv.
U SAD-u će se vjerojatno 2018. dogoditi gotovo 21.000 novih slučajeva limfocitne leukemije, a više od 4.500 ljudi može umrijeti kao rezultat toga.
Kako djeluju nanosesenzori
Nanosesenzori koji potječu iz laboratorija prof. Movileanua mogu otkriti takozvane interakcije protein-protein (PPI), odnosno procese koji su bitni za razvoj stanica.
Takozvani interakktom odnosi se na „cjelovitu mapu interakcija proteina koje se mogu dogoditi u živom organizmu“. Interaktekomija - ili mapiranje interakktoma, koristeći najsuvremenije tehnološke i računske tehnike - procvjetalo je podpolje biofizike koje proučava posljedice tih interakcija.
PPI ovise o raznim čimbenicima, kao što su vrsta stanice, njezin razvojni stupanj i uvjeti okoliša. Neki su IPC stabilni, ali drugi su privremeni.
Na primjer, interakcije potrebne za aktiviranje ekspresije gena ili one koje utječu na staničnu signalizaciju i razvoj stanica raka su prolazne, što znači da traju samo oko milisekunde.
Prolaznu prirodu ovih IPC-a čini ih teško otkriti metodama koje su trenutno dostupne.
Međutim, nanosesenzori koji potječu iz laboratorija prof. Movileanua zaobilaze ovu prepreku stvarajući mali otvor u staničnoj membrani kroz koji prolazi električna struja.
Kad proteini prođu kroz ove male otvore ili nanopore, oni mijenjaju intenzitet električne struje. Te promjene otkrivaju identitet i svojstva svakog proteina.
"Podaci prikupljeni iz jednog uzorka proteina ogromni su", kaže prof. Movileanu, koji je doktorirao. iz eksperimentalne fizike sa Sveučilišta u Bukureštu u Rumunjskoj i trenutno je član istraživačke skupine za biofiziku i biomaterijal na Odjelu za fiziku u Syracuse.
"Naše nanostrukture omogućuju nam promatranje biokemijskih događaja na osjetljiv, specifičan i kvantitativan način", nastavlja istraživač. "Nakon toga možemo solidno procijeniti pojedinačni uzorak proteina."
"Detaljno znanje o ljudskom genomu otvorilo je novu granicu za identifikaciju mnogih funkcionalnih proteina koji su uključeni u kratke fizičke asocijacije s drugim proteinima", nastavlja istraživač.
„Velike perturbacije u snazi ovih IPČ vode do stanja bolesti. Zbog prolazne prirode tih interakcija potrebne su nove metode za njihovu procjenu. "
Fizičar također objašnjava kako fino podešeni mehanizmi otkrivanja njegovih nanosezora mogu pomoći u borbi protiv raka.
„Ako znamo kako funkcioniraju pojedini dijelovi stanice, možemo shvatiti zašto stanica odstupa od normalne funkcionalnosti prema stanju sličnom tumoru [...] Naši mali senzori mogu učiniti velike stvari za probiranje biomarkera, profiliranje proteina i velike skala na proteinima [poznata kao proteomija]. "
Prof. Liviu Movileanu
Profesor Movileanu nada se da će njegovi nanosezori biti osobito korisni za otkrivanje limfocitne leukemije, stanja u kojem krvne stanice ne sazrijevaju i umiru kao normalno, već se "nakupljaju u koštanoj srži i istiskuju normalne, zdrave stanice".
