Perangkat baru dapat mendeteksi kanker hanya dengan setetes darah
Beberapa jenis kanker, seperti kanker ovarium, cenderung tetap tidak terdeteksi sampai terlalu lanjut untuk pengobatan yang efektif. Sekarang, alat inovatif mungkin dapat mendeteksi kanker dengan mudah, cepat, dan dalam jumlah darah yang sangat kecil.
Dalam upaya untuk menemukan cara yang sederhana dan efektif untuk mengidentifikasi kanker yang sulit didiagnosis, para peneliti dari University of Kansas (KU) di Lawrence dan KU Cancer Center dan KU Medical Center di Kansas City kini telah mengembangkan alat pendeteksi kanker ultrasensitif. alat.
Perangkat, yang disebut "chip mikrofluida 3-D-nanopatterned," berhasil mendeteksi penanda kanker dalam setetes darah terkecil atau dalam komponen darah yang disebut plasma.
Penulis utama Yong Zeng, seorang profesor kimia di KU, dan timnya mendeskripsikan cara kerja alat baru di jurnal yang diterbitkan jurnal tersebut. Teknik Biomedis Alam telah diterbitkan.
Perangkat ini, para ilmuwan menjelaskan, mengidentifikasi dan mendiagnosis kanker dengan "menyaring" eksosom, yang merupakan vesikula kecil yang diproduksi oleh beberapa sel eukariotik.
Dalam kasus sel kanker, eksosom mengandung informasi biologis yang dapat mengarahkan pertumbuhan dan penyebaran tumor.
"Secara historis, orang mengira eksosom seperti 'kantong sampah' yang dapat digunakan sel untuk membuang konten seluler yang tidak diinginkan," jelas Zeng. “Namun, dalam dekade terakhir,” tambahnya, “para ilmuwan menyadari bahwa mereka cukup berguna untuk mengirim pesan ke sel penerima dan mengkomunikasikan informasi molekuler yang penting dalam banyak fungsi biologis.”
“Pada dasarnya, tumor mengirimkan molekul aktif kemasan eksosom yang mencerminkan fitur biologis sel induk. Sementara semua sel menghasilkan eksosom, sel tumor sangat aktif dibandingkan dengan sel normal, ”kata Zeng.
Alat diagnostik sensitivitas tinggi
Perangkat baru adalah alat rekayasa nano 3-D dengan pola tulang herring yang "menyisir" eksosom, mendorongnya untuk bersentuhan dengan permukaan chip alat untuk analisis. Proses ini disebut "perpindahan massa".
“Orang-orang telah mengembangkan ide-ide cerdas untuk meningkatkan transfer massa dalam saluran skala mikro, tetapi ketika partikel bergerak lebih dekat ke permukaan sensor, mereka dipisahkan oleh celah kecil cairan yang menciptakan peningkatan resistensi hidrodinamik,” catat Zeng.
“Di sini, kami mengembangkan struktur tulang herring nanopori 3-D yang dapat mengalirkan cairan di celah tersebut untuk membawa partikel-partikel tersebut bersentuhan keras dengan permukaan di mana probe dapat mengenali dan menangkapnya,” jelasnya lebih lanjut.
Untuk mengembangkan perangkat canggih ini, Zeng dan timnya berkolaborasi dengan Andrew Godwin, yang merupakan pakar biomarker tumor dan wakil direktur KU Cancer Center saat ini.
Untuk menguji keefektifan chip, para peneliti menggunakan sampel klinis dari individu dengan kanker ovarium, sejenis kanker yang terkenal sulit dideteksi.
Dengan melakukan itu, tim menemukan bahwa chip tersebut mampu mendeteksi keberadaan kanker ini bahkan dalam jumlah terkecil dalam plasma.
“Studi kolaboratif kami terus membuahkan hasil dan memajukan bidang yang penting dalam penelitian kanker dan perawatan pasien - yaitu, alat inovatif untuk deteksi dini,” kata Godwin, menunjukkan bahwa, “Bidang studi ini sangat penting untuk kanker seperti ovarium, mengingat sebagian besar wanita didiagnosis pada stadium lanjut ketika, sayangnya, penyakit ini sebagian besar tidak dapat disembuhkan. ”
Berbagai aplikasi klinis
Para peneliti juga senang bahwa perangkat baru ini mudah dibuat, serta murah untuk diproduksi, yang berarti distribusi yang luas dapat dilakukan tanpa meningkatkan biaya pasien.
“Apa yang kami buat di sini adalah metode nanopatterning 3-D tanpa memerlukan peralatan fabrikasi nano yang mewah - seorang sarjana atau bahkan siswa sekolah menengah dapat melakukannya di lab saya,” catat Zeng.
“Ini sangat sederhana dan berbiaya rendah sehingga berpotensi besar untuk diterjemahkan ke dalam pengaturan klinis,” dia menekankan, menjelaskan bahwa tim “[telah] berkolaborasi dengan Dr. Godwin dan laboratorium penelitian lain di Pusat Kanker KU dan biosains molekuler departemen untuk lebih mengeksplorasi aplikasi terjemahan dari teknologi tersebut. "
Yang lebih penting, Zeng dan rekannya berpendapat bahwa perangkat inovatif ini, pada prinsipnya, sangat mudah beradaptasi. Mereka percaya bahwa di masa depan, para dokter dapat menggunakannya untuk mendiagnosis berbagai bentuk kanker, serta penyakit lainnya.
“Sekarang, kami melihat model kultur sel, model hewan, dan juga sampel pasien klinis, jadi kami benar-benar melakukan beberapa penelitian translasi untuk memindahkan perangkat dari pengaturan lab ke aplikasi yang lebih klinis,” kata ketua peneliti.
“Hampir semua sel mamalia melepaskan eksosom, jadi aplikasinya tidak hanya terbatas pada kanker ovarium atau salah satu jenis kanker. Kami bekerja dengan orang-orang untuk melihat penyakit neurodegeneratif, kanker payudara dan kolorektal, misalnya. ”
Yong Zeng
