Быстрее, проще, дешевле
Ранее считалось, что экзосомы – это «мусорные мешки», в которые клетка складывает всё, что в данный момент ей не нужно, а затем «выкидывает» его во внеклеточное пространство. Однако в последние годы учёные убедились, что экзосомы выполняют очень важную функцию по передаче другим клеткам сигнальных молекул. Было также сделано интересное наблюдение о том, что раковые клетки производят экзосомы гораздо активнее, чем здоровые, рассылая по организму информацию, стимулирующую рост раковой опухоли и её метастазирование.
Учёные из Университета Канзаса разработали новую конструкцию «лаборатории на чипе» – ультрачувствительного диагностического устройства, которое позволяет обнаружить экзосомы раковых клеток в капле крови или плазмы.
Главная проблема в использовании подобных устройств кроется в их конфигурации. Мельчайшие частицы с большим трудом попадают на сенсор – помехой служат капли жидкости, попадающие между сенсором и частицами, и именно поэтому их практически невозможно обнаружить. Главное новшество разработки учёных из Канзаса заключается именно в решении этой проблемы: они разработали трёхмерную нанопористую структуру, формирующую рисунок «ёлочки», которая эффективно «выталкивает» жидкость и направляет детектируемые частицы на поверхность сенсора. Схема устройства приведена на рисунке.
Для тестирования своего устройства разработчики объединились с экспертом в области опухолевых биомаркеров, заместителем директора онкологического центра Университета Канзаса Эндрю Годвином на кафедре патологии и лабораторной медицины медицинского центра Университета Канзаса, а также аспирантом Эшли Тетлоу в лаборатории открытий биомаркеров Годвина. Вместе они проверили работоспособность устройства, проведя экспериментальный анализ образцов пациентов, страдающих раком яичников. Рак удалось диагностировать в очень маленьких по объёму образцах плазмы.
Ещё одна черта, которая выгодно отличает новое устройство от предшественников и конкурентов – простота в изготовлении. По словам учёных, для создания такого чипа не требуется какого-либо специализированного сложного оборудования, и даже студент, а то и старшеклассник, в состоянии собрать устройство самостоятельно. Это позволит понизить стоимость тестирования для пациентов, что, в свою очередь, позволит увеличить количество проводимых анализов, в том числе и на ранних стадиях заболевания. Таким образом, «лаборатория на чипе» может существенно улучшить прогноз для пациентов, страдающих от раковых опухолей.
Сейчас учёные ведут активную работу по анализу потенциала «лаборатории на чипе» в отношении других типов рака, а также по адаптации технологии для клинического применения.
Статья Zhang et al. Ultrasensitive detection of circulating exosomes with a 3D-nanopatterned microfluidic chip опубликована в Nature Biomedical Engineering.
Анастасия Позняк, портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru/ по материалам The University of Kansas: Breakthrough 'lab-on-a-chip' detects cancer faster, cheaper and less invasively.