Czujnik plucia wykrywa raka jamy ustnej

Po raz pierwszy czujnik optyczny, opracowany przez naukowców z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles (UCLA), może mierzyć białka w ślinie powiązane z rakiem jamy ustnej. Urządzenie jest bardzo czułe, co pozwala lekarzom i dentystom na wczesne wykrycie choroby, gdy przeżywalność pacjentów jest wysoka.

Analiza śliny: Leyla Sabet, członek zespołu badawczego UCLA, który zbudował nowy optyczny czujnik białka, siedzi przed urządzeniem. Oparty na mikroskopie konfokalnym ultraczuły system jest wykorzystywany przez naukowców do wykrywania biomarkerów w próbkach śliny, które są powiązane z rakiem jamy ustnej.

Naukowcy współpracują obecnie z Narodowym Instytutem Zdrowia (NIH), aby przepchnąć tę technologię do testów klinicznych, aby mogła zostać przekształcona w urządzenie, które będzie można używać w gabinetach dentystycznych. Chih-Ming Ho , naukowiec z UCLA i główny badacz czujnika, twierdzi, że jest to wszechstronne narzędzie i może być wykorzystywane do wykrywania innych biomarkerów specyficznych dla choroby.

Gdy rak jamy ustnej zostanie wykryty we wczesnym stadium, przeżywalność pacjentów wynosi prawie 90 procent, w porównaniu z 50 procentami, gdy choroba jest zaawansowana, mówi Carter Van Waes , szef chirurgii głowy i szyi w Narodowym Instytucie Głuchoty i Innych Zaburzeń Komunikacyjnych (NIDCD). Amerykańskie Towarzystwo Onkologiczne szacunki że w 2008 r. w Stanach Zjednoczonych pojawi się 35 310 nowych przypadków raka jamy ustnej. Wczesne formy są trudne do wykrycia jedynie za pomocą wizualnego badania jamy ustnej, mówi Van Waes, więc lekarze muszą albo wykonać biopsję – usunąć tkankę do testów – albo analizować białka we krwi.

Wykrywanie biomarkerów raka w ślinie byłoby znacznie łatwiejszym testem do wykonania, ale jest też technicznie trudniejsze: markery białkowe są trudniejsze do wykrycia w ślinie niż we krwi. Aby stworzyć ultraczuły czujnik, naukowcy zaczęli od podłoża szklanego pokrytego białkiem zwanym streptawidyną, które umożliwia innym biocząsteczkom wiązanie się z podłożem i ze sobą. Następnie naukowcy dodali cząsteczkę, która wyłapuje i wiąże biomarker raka – białko o nazwie IL-8 w ślinie, które, jak udowodniono we wcześniejszych badaniach, ma związek z rakiem jamy ustnej. Dodali również molekuły zaprojektowane tak, aby chronić szklaną powierzchnię przed innymi białkami, które mogłyby zaciemnić wykrywanie biomarkera. Aby zwizualizować docelowe cząsteczki, zespół Ho dodał następnie zestaw znakowanych fluorescencyjnie białek zaprojektowanych do przyłączania się do przechwyconych markerów IL-8.

Ponieważ ślina ma niższe stężenie białek niż krew, zespół potrzebował bardzo czułej metody wykrywania oznaczonych białek wśród szumu tła, zabłąkanych cząsteczek w ślinie, które również ulegają fluorescencji. Dlatego naukowcy użyli mikroskopu konfokalnego – systemu obrazowania, który wykorzystuje laser do zbierania światła generowanego z próbki – do analizy śliny. Ho i jego zespół odkryli, że skupienie światła laserowego na określonej części próbki skutkowało wyższym stosunkiem sygnału do szumu, umożliwiając im wykrycie niższych stężeń biomarkera raka.

Rzeczywiście, mówi Ho, urządzenie jest 100 razy czulsze niż standardowa technika wykrywania białek, ELISA. Bardziej rozległy i inwazyjny proces ELISA wymaga oczyszczenia białek z krwi przed badaniem.

Mikroskop konfokalny to zaawansowany system obrazowania będący sercem pracy naukowców z UCLA, który ostatecznie doprowadził do poprawy wykrywania, mówi John McDevitt , profesor chemii na Uniwersytecie Teksańskim, który zajmuje się również diagnostyką śliny. Mówi, że głównym wyzwaniem, przed jakim stoi teraz grupa UCLA, jest wykorzystanie tej techniki poza laboratorium.

Naukowcy z UCLA przetestowali optyczny czujnik białka na 40 pacjentach – 20 zdrowych osobach i 20 osobach z rakiem jamy ustnej. Wyniki okazały się w 95 procentach dokładne, mówi Ho. Badanie zostało opublikowane online w międzynarodowym czasopiśmie Bioczujniki i Bioelektronika .

Nowy czujnik to ważny krok w diagnostyce śliny, obszarowi, któremu bardzo uważnie się przygląda się, aby zobaczyć, gdzie może być lepiej użyć śliny niż krwi, mówi Spencer Redding , przewodniczący wydziału diagnostyki stomatologicznej w University of Texas Health Science Center w San Antonio, który współpracuje z McDevitt. Inne możliwe zastosowania takiej technologii obejmują wykrywanie chorób serca, chorób zakaźnych i astmy, mówi Redding.

ukryć