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.

Nanosesenzori mogu pomoći u otkrivanju krvnih stanica leukemije (prikazano ovdje).

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".

none:  anksioznost - stres rak dojke zarazne bolesti - bakterije - virusi