USP vytváří levný biosenzor, který identifikuje rakovinu slinivky za 10 minut

Brazilští vědci vyvinuli elektrochemický senzor schopný detekovat rakovinu slinivky v raných stádiích. Zařízení identifikuje molekulu biomarkeru (CA19-9) nemoci v nízkém množství v krvi pacienta, čímž nabízí jednodušší a levnější alternativu ke konvenčním a méně dostupným testům.

„V raných stádiích je asymptomatická, což znamená, že je nemoc identifikována ve většině případů pozdě. To je také důvod, proč je jednou z nejsmrtelnějších. Natolik, že v těchto pokročilých případech je pětiletá míra přežití pouze 3%. Myšlenka vyvinout tento jednoduchý a levný biosenzor vychází z principu poskytování přístupu ke sledovatelnosti této nemoci,“ říká DéboraSC-US, profesor Carlos Gon Fyzika na univerzitě v São Paulu) a koordinátor projektu.

Ve studii vědci popisují fungování senzoru, který detekuje přítomnost proteinu CA19-9, hlavního biologického markeru rakoviny slinivky břišní. Protein se často používá jako nádorový marker ke sledování onemocnění a je identifikován pouze ve složitějších laboratorních testech.

„V testech, které jsme provedli s 24 pacienty v různých stádiích onemocnění a v kontrolní skupině, jsme získali odpovědi, které byly statisticky podobné těm z tradičních testů. Dalším krokem v naší práci je rozšířit počet analýz a typ vzorků, včetně krve, slin a moči, které zpřístupnila Hospital das Clínicas Lékařské fakulty Ribeirão Preto, studentka doktorandského studia Gabriella Soares Preto, první autorka doktorandského studia v USA, Gabriella Soares. studie.

Rakovina pankreatu se obvykle identifikuje pomocí imunoenzymatického testu (Elisa), který vyžaduje ve srovnání s biosenzory vybavené laboratoře, kvalifikovanou práci a dlouhé doby zpracování. „Cílem výzkumu proto bylo vytvořit nízkonákladový screeningový nástroj, který usnadní populaci přístup k včasné diagnóze a výrazně zvýší šance na terapeutický úspěch,“ říká Soares.

Nový senzor funguje tak, že měří kapacitu pro ukládání elektrických nábojů (kapacitu) v přítomnosti glykoproteinu CA19-9 v krvi pacientů a funguje jako systém „zámek a klíč“. Povrch zařízení totiž obsahuje specifické protilátky proti proteinu CA19-9 a když se pacientova krev dostane do kontaktu se senzorem, protilátky rozpoznají molekuly biomarkeru a protein zachytí.

Spojení mění rozložení elektrických nábojů na povrchu elektrody a senzor převádí tuto změnu na měřitelný kapacitní signál. „Čím vyšší je koncentrace CA19-9, tím větší je odchylka detekovaná v senzoru. Přibližně za deset minut systém porovnává výsledek s předem stanovenou kalibrační křivkou, odhaduje množství proteinu v krvi. To nám umožňuje identifikovat velmi nízké koncentrace CA19-9, což umožňuje včasnou diagnostiku onemocnění rychlým a dostupným způsobem“, vysvětluje Soares.

Práce vědců na vývoji rychlého a levného řešení pro včasné odhalení rakoviny slinivky tím nekončí. Tým vyvíjí dva další senzory s odlišnou architekturou a detekčním mechanismem. „Naším cílem je zkombinovat odezvu těchto biosenzorů a analyzovat CA19-9 v krvi, moči a slinách pacientů. Díky tomu budeme schopni posunout přesnost a kvalitu analýz, abychom získali výsledek, který je extrémně v souladu s technikou Elisa,“ říká výzkumník.

Skupina výzkumníků také pracuje na technikách k vytvoření nástroje zvaného „bioelektronický jazyk“, který je schopen analyzovat výsledky získané ze vzorků krve, moči a slin. „Vzhledem k tomu, že objem generovaných dat je velký, používají se k identifikaci vzorů, vytváření předpovědí a opravování tras nebo chyb čtení algoritmy,“ říká Soares.