Ezek az apró érzékelők korán észlelhetik a rákot
Új kutatás nanoszenzorokat használ fel a fehérje-fehérje kölcsönhatások kimutatására, amelyek jelezhetik a rákot. Az eredmények különösen hasznosnak bizonyulhatnak a limfocita leukémia sokkal korábban történő azonosításához.
A rák az egyik vezető halálok mind az Egyesült Államokban, mind az egész világon. A Nemzeti Rákkutató Intézet szerint 2012-ben világszerte több mint 8 millió rák okozta haláleset történt, és az Egyesült Államokban több mint 600 000 ember halhat meg a betegségben 2018-ban.
Ennek az életveszélyes betegségnek a korai felismerése kulcsfontosságú, és az orvostudósok keményen dolgoznak azon, hogy újabb és hatékonyabb módszereket találjanak ki a rák mielőbbi diagnosztizálására.
Most egy új kutatás apró szenzorokkal fedezi fel a rákra utaló apró molekuláris változásokat.
Liviu Movileanu, a new yorki Syracuse Egyetem Művészeti és Tudományi Főiskolájának fizika professzora, valamint Avinash Kumar Thakur, a Syracuse fizika doktori kutatója a folyóiratban megjelent cikkben részletezi ezeknek a nanoszenzoroknak a szerepét. Természet Biotechnológia.
Mint Movileanu professzor kifejti, a nanoszenzorok különösen hasznosak lehetnek a limfocita leukémia kimutatásában, a rák egyik formájában, amely a csontvelőben kezdődik és terjed a vérbe.
Az Egyesült Államokban 2018-ban valószínűleg csaknem 21 000 új limfocita leukémia fordul elő, és több mint 4500 ember halhat meg ennek következtében.
Hogyan működnek a nanoszenzorok
Movileanu professzor laboratóriumából származó nanoszenzorok képesek kimutatni az úgynevezett fehérje-fehérje kölcsönhatásokat (PPI), vagyis a sejtek fejlődéséhez elengedhetetlen folyamatokat.
Az úgynevezett interakóma az „élő organizmusban előforduló fehérje kölcsönhatások teljes térképére” utal. Az interaktomika - vagy az interakóm feltérképezése csúcstechnológiai és számítási technikák alkalmazásával - a biofizika virágzó részterülete, amely tanulmányozza ezen interakciók következményeit.
A PPI-k számos tényezőtől függenek, például a sejt típusától, fejlődési szakaszától és a környezeti feltételektől. Egyes PPI-k stabilak, de mások átmenetiek.
Például a génexpresszió aktiválásához szükséges kölcsönhatások vagy azok, amelyek befolyásolják a sejtek szignalizációját és a rákos sejtek fejlődését, átmenetiek, vagyis csak körülbelül ezredmásodpercig tartanak.
E PPI-k múlandó jellege megnehezíti a jelenleg rendelkezésre álló módszerekkel történő felismerést.
Movileanu professzor laboratóriumából származó nanoszenzorok azonban megkerülik ezt az akadályt, mivel a sejtmembránban egy kis nyílást hoznak létre, amelyen keresztül az elektromos áram áthalad.
Amikor a fehérjék áthaladnak ezeken a kis nyílásokon vagy nanopórusokon, megváltoztatják az elektromos áram intenzitását. Ezek a változások feltárják az egyes fehérjék azonosságát és tulajdonságait.
"Az egyetlen fehérjemintából nyert adatok óriásiek" - mondja Prof. Movileanu, aki Ph.D. fokozatát szerezte meg. kísérleti fizikában a romániai Bukaresti Egyetemen, és jelenleg a szirakúzi Fizikai Tanszék biofizikai és biológiai anyagok kutatócsoportjának tagja.
"Nanostruktúráink lehetővé teszik számunkra a biokémiai események érzékeny, specifikus és kvantitatív megfigyelését" - folytatja a kutató. "Utána szilárdan értékelhetjük egyetlen fehérjemintát."
"Az emberi genom részletes ismerete új határt nyitott számos funkcionális fehérje azonosítása érdekében, amelyek más fehérjékkel rövid fizikai asszociációkban vesznek részt" - folytatja a kutató.
„Ezeknek a PPI-knek az erős zavarai betegségekhez vezetnek. Ezen interakciók átmeneti jellege miatt új módszerekre van szükség azok értékeléséhez. ”
A fizikus azt is elmagyarázza, hogy nanoszenzorainak finomhangolású detektálási mechanizmusai miként segíthetik a rák elleni küzdelmet.
„Ha tudjuk, hogy a sejt egyes részei hogyan működnek, akkor megtudhatjuk, miért tér el egy sejt a normál funkcionalitástól egy daganatszerű állapot felé […] Kis szenzoraink nagy dolgokat tehetnek a biomarker-szűrés, a fehérje-profilalkotás és a nagy- a fehérjék nagyságrendű vizsgálata [más néven proteomika]. ”
Prof. Liviu Movileanu
Prof. Movileanu reméli, hogy nanoszenzorai különösen hasznosak lehetnek a limfocita leukémia kimutatásában, olyan állapotban, amikor a vérsejtek nem érik meg és pusztulnak el a szokásos módon, hanem „felépülnek a csontvelőben és kiszorítják a normális, egészséges sejteket”.
