Исследователи из Университета Торонто (University of Toronto, UofT) использовали наноматериалы для разработки высокочувствительного чипа, с помощью которого можно определять тип и степень тяжести онкологического заболевания на ранних стадиях процесса с целью оказания своевременной медицинской помощи пациенту.
Результаты этого инновационного исследования, опубликованные 27 сентября в журнале Nature Nanotechnology, предвосхищают эпоху, когда сложная молекулярная диагностика станет привычным делом.
«Эта выдающаяся новация является предвестником эры наномедицины. Такой поворотный пункт в истории медицины стал возможен благодаря широкомасштабному исследованию и междисциплинарному сотрудничеству в стенах UofT», – говорит профессор Дэвид Нэйлор, президент Университета Торонто и профессор медицины.
Новое устройство может с легкостью определять специфические биомаркеры, указывающие на наличие онкологического процесса и его стадию, несмотря на то, что эти биомолекулы, как правило, присутствуют в биологических жидкостях в очень невысоких количествах. Анализ длится всего 30 минут, что является значительным шагом вперед по сравнению с существующей процедурой диагностики, затягивающейся на дни.
«До сегодняшнего дня оценка клинически значимых биомаркеров рака проводилась в помещении, заполненном компьютерами, а результаты заставляли долго себя ждать», – говорит Шана Келли (Shana Kelley), профессор фармакологического факультета Leslie Dan и медицинского факультета университета, ведущий исследователь проекта и автор публикации.
«Наша команда смогла определить биомолекулы на электронном чипе размером меньше ногтя и проанализировать образец в течение получаса. Прибор, необходимый для такого анализа, может поместиться в емкость размером с ягоду черной смородины».
Доктор Келли совместно с профессором Тедом Сарджентом (Ted Sargent), ведущим исследователем и сотрудником кафедры нанотехнологий UofT, и междисциплинарной командой из Госпиталя Принцессы Маргарет (Princess Margaret Hospital) и Королевского Университета (Queen's University) установили, что традиционные плоские металлические электрические датчики не в состоянии «почувствовать» специфические онкомаркеры. Взамен им ученые спроектировали и сконструировали чип, оснащенный нанотрубками и молекулярной «ловушкой».
«Объединение ДНК – молекулы жизни – с миниатюризированными электронными чипами является хорошим примером междисциплинарной конвергенции. Работая с выдающимися исследователями в отрасли наноматериалов, учеными-фармакологами и инженерами-электронщиками, мы смогли продемонстрировать, что контролируемая интеграция наноматериалов дает возможность выявлять и анализировать заболевание», – говорит доктор Сарджент.
Скорость и точность, достигаемые с помощью данного устройства, являются осуществлением заветных надежд онкологов. В то же время, заветной надеждой для многих детей остаются развивающие игры.
«Мы возлагаем большие надежды на определение биомаркеров в связи с необходимостью ранней диагностики онкологических заболеваний и проверки эффективности противораковых препаратов. Разработки доктора Келли и ее команды способствуют внедрению в клиническую практику более быстрой и экономически более дешевой диагностики онкологических заболеваний, поиску эффективных лекарственных средств», – говорит доктор Том Хадсон (Tom Hudson), президент и научный директор Онкологического Института в Онтарио (Ontario Institute for Cancer Research).
Микрочип был протестирован на раке простаты, о чем сообщается в журнале американского химического общества ACS Nano, и на некоторых других онкологических заболеваниях. Данная технология может быть применена для диагностики и оценки самых различных онкологических заболеваний, а также инфекционных заболеваний, вызываемых вирусом иммунодефицита человека (ВИЧ), метициллин-резистентными штаммами S. Aureus (MRSA) и вирусом свиного гриппа H1N1.
«Система, разработанная командами доктора Келли и профессора Сарджента, это прогрессивная технология, которая дает возможность отслеживать специфические онкомаркеры быстро, точно и с высокой чувствительностью, что недоступно ни одному традиционному методу. Этот подход должен оказать значительное влияние на будущее противораковой терапии», – говорит доктор Фей-Фей Лиу (Fei-Fei Liu), радиационный онколог госпиталя принцессы Маргарет и руководитель подразделения прикладной молекулярной онкологии Онкологического Института Онтарио.
