Disse små sensorene kan oppdage kreft tidlig
Ny forskning bruker nanosensorer for å oppdage protein-til-protein-interaksjoner som kan signalisere kreft. Funnene kan vise seg å være spesielt nyttige for å identifisere lymfocytisk leukemi mye tidligere.
Kreft er en av de viktigste dødsårsakene både i USA og over hele verden. I følge National Cancer Institute var det mer enn 8 millioner kreftrelaterte dødsfall over hele verden i 2012, og over 600.000 mennesker i USA kan dø av sykdommen i 2018.
Tidlig oppdagelse av denne livstruende sykdommen er avgjørende, og medisinske forskere jobber hardt med å utvikle nyere og mer effektive måter å diagnostisere kreft på så raskt som mulig.
Nå bruker ny forskning små sensorer for å oppdage små molekylære endringer som kan være en indikasjon på kreft.
Liviu Movileanu, professor i fysikk ved College of Arts and Sciences ved Syracuse University i New York, sammen med Avinash Kumar Thakur, doktorgradsforsker i fysikk ved Syracuse, beskriver rollen til disse nanosensorene i en artikkel som vises i tidsskriftet Naturbioteknologi.
Som prof. Movileanu forklarer, kan nanosensorene være spesielt nyttige for å oppdage lymfocytisk leukemi, en form for kreft som starter i benmargen og sprer seg i blodet.
I USA er det sannsynlig at nesten 21.000 nye tilfeller av lymfocytisk leukemi vil oppstå i 2018, og mer enn 4500 mennesker kan dø som et resultat.
Hvordan nanosensorene fungerer
Nanosensorene som stammer fra professor Movileanus laboratorium kan oppdage såkalte protein-til-protein-interaksjoner (PPIer), det vil si prosesser som er essensielle for utvikling av celler.
Det såkalte interactome refererer til det "komplette kartet over proteininteraksjoner som kan forekomme i en levende organisme." Interactomics - eller kartlegging av interaktom, ved hjelp av banebrytende teknologiske og beregningsteknikker - er et blomstrende underfelt av biofysikk som studerer konsekvensene av disse interaksjonene.
PPI er avhengig av en rekke faktorer, for eksempel celletype, dens utviklingsstadium og miljøforhold. Noen PPI er stabile, men andre er forbigående.
For eksempel er interaksjonene som trengs for å aktivere genuttrykk eller de som påvirker cellesignalering og utvikling av kreftceller, forbigående, noe som betyr at de varer bare omtrent et millisekund.
Den flyktige naturen til disse PPIene gjør dem vanskelig å oppdage med metodene som er tilgjengelige for øyeblikket.
Imidlertid omgår nanosensorene fra professor Movileanus laboratorium denne hindringen ved å skape en liten åpning i cellemembranen som elektrisk strøm går gjennom.
Når proteiner passerer gjennom disse små åpningene eller nanoporene, endrer de intensiteten til den elektriske strømmen. Disse endringene avslører identiteten og egenskapene til hvert protein.
"Dataene hentet fra en enkelt proteinprøve er enorme," sier professor Movileanu, som oppnådde sin doktorgrad. i eksperimentell fysikk fra Universitetet i Bucuresti i Romania og er for tiden medlem av forskningsgruppen biofysikk og biomaterialer ved Institutt for fysikk i Syracuse.
"Våre nanostrukturer tillater oss å observere biokjemiske hendelser på en sensitiv, spesifikk og kvantitativ måte," fortsetter forskeren. "Etterpå kan vi gjøre en solid vurdering av en enkelt proteinprøve."
"Detaljert kunnskap om det menneskelige genomet har åpnet en ny grense for identifisering av mange funksjonelle proteiner involvert i korte fysiske assosiasjoner med andre proteiner," fortsetter forskeren.
“Store forstyrrelser i styrken til disse PPIene fører til sykdomsforhold. På grunn av forbigående karakter av disse interaksjonene, er det behov for nye metoder for å vurdere dem. ”
Fysikeren forklarer også hvordan de finjusterte deteksjonsmekanismene til hans nanosensorer kan bidra til å bekjempe kreft.
“Hvis vi vet hvordan individuelle deler av en celle fungerer, kan vi finne ut hvorfor en celle avviker fra normal funksjonalitet mot en svulstlignende tilstand. skalestudie av proteiner [kjent som proteomics]. ”
Prof. Liviu Movileanu
Prof. Movileanu håper at hans nanosensorer vil være spesielt nyttige for å oppdage lymfocytisk leukemi, en tilstand der blodcellene ikke modnes og dør som normalt, men "bygger seg opp i benmargen og fortrenger normale, sunne celler."
