Šie sīkie sensori var agri atklāt vēzi
Jauns pētījums izmanto nanosensorus, lai noteiktu olbaltumvielu un olbaltumvielu mijiedarbību, kas var liecināt par vēzi. Secinājumi var izrādīties īpaši noderīgi, lai daudz agrāk identificētu limfoleikozi.
Vēzis ir viens no galvenajiem nāves cēloņiem gan ASV, gan visā pasaulē. Saskaņā ar Nacionālā vēža institūta datiem 2012. gadā visā pasaulē bija vairāk nekā 8 miljoni ar vēzi saistītu nāves gadījumu, un 2018. gadā ASV no šīs slimības var mirt vairāk nekā 600 000 cilvēku.
Šīs dzīvībai bīstamās slimības savlaicīga atklāšana ir izšķiroša, un medicīnas zinātnieki smagi strādā, izstrādājot jaunākus un efektīvākus veidus pēc iespējas ātrāk diagnosticēt vēzi.
Tagad jaunajos pētījumos tiek izmantoti mazi sensori, lai noteiktu nelielas molekulārās izmaiņas, kas var liecināt par vēzi.
Ņujorkas Sirakūzu universitātes Mākslas un zinātnes koledžas fizikas profesors Līviu Movileanu kopā ar Sirakūzu fizikas doktorantu Avinušu Kumaru Thakuru žurnālā parādītajā rakstā sīki apraksta šo nanosensoru lomu. Dabas biotehnoloģija.
Kā skaidro prof. Movileanu, nanosensori var būt īpaši noderīgi, lai noteiktu limfoleikozi - vēža formu, kas sākas kaulu smadzenēs un izplatās asinīs.
ASV, visticamāk, 2018. gadā notiks gandrīz 21 000 jaunu limfoleikozes gadījumu, un tā rezultātā var nomirt vairāk nekā 4500 cilvēku.
Kā darbojas nanosensori
Prof. Movileanu laboratorijas izcelsmes nanosensori var noteikt tā saukto olbaltumvielu un olbaltumvielu mijiedarbību (PPI), tas ir, procesus, kas ir būtiski šūnu attīstībai.
Tā sauktais interaktoms attiecas uz “pilnīgu olbaltumvielu mijiedarbības karti, kas var notikt dzīvā organismā”. Interaktomika - vai interaktoma kartēšana, izmantojot vismodernākās tehnoloģiskās un skaitļošanas metodes - ir plaukstošs biofizikas apakšlauks, kurā tiek pētītas šīs mijiedarbības sekas.
PPI ir atkarīgi no dažādiem faktoriem, piemēram, šūnas veida, tās attīstības stadijas un vides apstākļiem. Daži PPI ir stabili, bet citi ir pārejoši.
Piemēram, mijiedarbība, kas nepieciešama gēnu ekspresijas aktivizēšanai, vai tāda, kas ietekmē šūnu signālu un vēža šūnu attīstību, ir pārejoša, kas nozīmē, ka tā ilgst tikai aptuveni milisekundi.
Šo PPI īslaicīgais raksturs apgrūtina to noteikšanu, izmantojot pašreiz pieejamās metodes.
Tomēr nanosensori, kas nāk no prof. Movileanu laboratorijas, apiet šo šķērsli, izveidojot nelielu atveri šūnas membrānā, caur kuru iet elektriskā strāva.
Kad olbaltumvielas iziet cauri šīm mazajām atverēm vai nanoporām, tās maina elektriskās strāvas intensitāti. Šīs izmaiņas atklāj katra proteīna identitāti un īpašības.
"Dati, kas iegūti no viena olbaltumvielu parauga, ir milzīgi," saka prof. Movileanu, kurš ieguvis doktora grādu. eksperimentālajā fizikā no Bukarestes universitātes Rumānijā un šobrīd ir Sirakūzu fizikas departamenta biofizikas un biomateriālu izpētes grupas loceklis.
"Mūsu nanostruktūras ļauj mums jutīgi, specifiski un kvantitatīvi novērot bioķīmiskos notikumus," turpina pētnieks. "Pēc tam mēs varam veikt stingru novērtējumu par vienu olbaltumvielu paraugu."
"Detalizētas zināšanas par cilvēka genomu ir pavērušas jaunu robežu daudzu funkcionālu olbaltumvielu identificēšanai, kas iesaistītas īsās fiziskās asociācijās ar citiem proteīniem," turpina pētnieks.
“Galvenie šo PPI stipruma traucējumi noved pie slimības apstākļiem. Šīs mijiedarbības pārejošā rakstura dēļ to novērtēšanai ir nepieciešamas jaunas metodes. ”
Fiziķis arī paskaidro, kā viņa nanosensoru precīzi noregulētie atklāšanas mehānismi var palīdzēt cīņā pret vēzi.
“Ja mēs zinām, kā darbojas atsevišķas šūnas daļas, mēs varam noskaidrot, kāpēc šūna novirzās no normālas funkcionalitātes uz audzējam līdzīgu stāvokli […] Mūsu mazie sensori var darīt lielas lietas biomarķieru skrīningā, olbaltumvielu profilēšanā un lielos olbaltumvielu mēroga izpēte [pazīstama kā proteomika]. ”
Prof. Līviu Movileanu
Prof. Movileanu cer, ka viņa nanosensori būs īpaši noderīgi, lai noteiktu limfoleikozi - stāvokli, kad asins šūnas nenobriest un nemirst kā parasti, bet “uzkrājas kaulu smadzenēs un izstumj normālas, veselīgas šūnas”.
