Promovare afaceri, știri din business și comunicate de presă

Inginerii de la MIT au conceput un senzor de nanoparticule revoluționar, care poate permite diagnosticarea timpurie a cancerului prin intermediul unui simplu test de urină. Senzorii pot detecta diverse proteine canceroase, putând fi folosiți și pentru a diferenția tipul unei tumori sau modul în care aceasta reacționează la tratament.

Nanoparticulele sunt create în așa fel încât, atunci când întâlnesc o tumoare, elimină scurte secvențe de ADN care se excretă în urină. Analiza acestor „coduri de bare" ADN poate dezvălui trăsături specifice tumorii unui pacient. Cercetătorii au conceput testul astfel încât să poată fi efectuat cu o bandă de hârtie, similară cu un test Covid la domiciliu, facilitând accesibilitatea și disponibilitatea acestuia pentru cât mai mulți pacienți.

Sangeeta Bhatia, profesor la MIT și membru al Institutului Koch pentru Cercetare Integrativă a Cancerului și al Institutului pentru Inginerie și Știință Medicală, spune că își propun să democratizeze diagnosticarea și să creeze tehnologii ieftine care să ofere răspunsuri rapide. În testele pe șoareci, cercetătorii au arătat că senzorii pot detecta activitatea a cinci enzime diferite prezente în tumori. Au demonstrat, de asemenea, că abordarea lor poate fi extinsă pentru a distinge cel puțin 46 de coduri de bare ADN diferite într-o singură probă, folosind un dispozitiv microfluidic pentru analiza probelor.

Laboratorul lui Bhatia a dezvoltat „biomarkeri sintetici" care ar putea fi utilizați pentru diagnosticarea cancerului, bazându-se pe conceptul de detectare a biomarkerilor de cancer, precum proteinele sau celulele tumorale circulante, în proba de sânge a pacientului. Acești biomarkeri naturali sunt atât de rari încât este aproape imposibil să îi găsești, mai ales în stadii incipiente, însă biomarkerii sintetici pot fi utilizați pentru a amplifica modificările la scară mai mică ce apar în tumorile mici.

Cercetătorii au dezvoltat nanoparticule care pot detecta activitatea enzimelor numite proteaze, care ajută celulele canceroase să evadeze de la locațiile lor originale sau să se stabilească în altele noi. Nanoparticulele sunt acoperite cu peptide care sunt tăiate de diferite proteaze și, odată ce aceste peptide sunt eliberate în fluxul sanguin, pot fi concentrate și detectate mai ușor într-o probă de urină.
Pentru a facilita analiza în setările cu resurse reduse, cercetătorii au dezvoltat senzori ce pot fi analizați mai ușor și mai accesibil, folosând coduri de bare ADN care pot fi citite cu ajutorul tehnologiei CRISPR.

Pentru ca această abordare să funcționeze, cercetătorii au utilizat o modificare chimică numită fosforotioat pentru a proteja codurile de bare circulante ale reporterului ADN de a fi descompuse în sânge. Această modificare a fost deja folosită pentru a îmbunătăți stabilitatea vaccinurilor moderne cu ARN, permițându-le să supraviețuiască mai mult timp în organism.

Fiecare cod de bare ADN este atașat la o nanoparticulă printr-un linker care poate fi tăiat de o protează specifică. Dacă proteaza este prezentă, molecula de ADN este eliberată și ajunge în urină. Pentru acest studiu, cercetătorii au folosit două tipuri diferite de nanoparticule: una fabricată din polimeri aprobați de FDA pentru utilizare la oameni și un „nanobody" - un fragment de anticorp proiectat să se acumuleze la locul tumorii.

Odată ce senzorii sunt secretați în urină, proba poate fi analizată folosind o bandă de hârtie care recunoaște un reporter activat de o enzimă CRISPR numită Cas12a. Atunci când un anumit cod de bare ADN este prezent în probă, Cas12a amplifică semnalul, astfel încât să poată fi văzut ca o bandă întunecată pe testul de hârtie.

Nanoparticulele pot fi concepute pentru a transporta mai multe coduri de bare ADN diferite, fiecare dintre acestea detectând un tip diferit de activitate de protează. Acest lucru permite detectarea "multiplexată". Utilizarea unui număr mai mare de senzori oferă o creștere a sensibilității și specificității, facilitând testului să distingă între tipurile de tumori. În testele pe șoareci, cercetătorii au arătat că un panou de cinci coduri de bare ADN poate diferenția cu precizie tumorile primare din plămâni de tumorile metastazice colorectale în plămâni.

Cercetătorii se așteaptă ca, pentru utilizarea la oameni, să fie necesară utilizarea mai multor coduri de bare, deoarece există o mare varietate între tumorile pacienților. Au colaborat cu cercetători de la Broad Institute of MIT și Harvard pentru a crea un cip microfluidic care poate citi până la 46 de coduri de bare ADN diferite dintr-o probă. Această abordare ar putea fi folosită nu doar pentru detectarea cancerului, ci și pentru monitorizarea răspunsului tumorilor la tratament și depistarea recidivelor după tratament. Cercetătorii lucrează acum la dezvoltarea continuă a particulelor în vederea testării pe oameni. Glympse Bio, o companie de biotehnologie, lucrează la dezvoltarea acestei tehnologii într-un test clinic, cu scopul de a-l aduce în cele din urmă pe piață pentru a fi folosit de medici și pacienți.

O astfel de tehnologie ar putea avea un impact semnificativ asupra diagnosticării și tratamentului cancerului. Dacă poate fi dezvoltat într-un test non-invaziv, sensibil și specific, ar putea permite o depistare precoce a cancerului și ar ajuta la luarea unor decizii de tratament mai informate. De asemenea, ar putea reduce necesitatea unor teste invazive, cum ar fi biopsiile, care pot fi dureroase și pot prezenta riscuri pentru pacienți. Un test care poate monitoriza răspunsul la tratament în timp real ar putea, de asemenea, să ajute medicii să ajusteze terapiile pentru a maximiza eficacitatea și a minimiza efectele secundare. Detectarea timpurie a recidivelor după tratament ar putea permite o intervenție rapidă și ar putea îmbunătăți prognosticul pacienților.

În ciuda potențialului său promițător, mai sunt multe obstacole de depășit înainte ca această tehnologie să poată fi utilizată pe scară largă. Studiile clinice vor trebui să demonstreze siguranța și eficacitatea testului pe un număr mare de pacienți umani, iar tehnologia CRISPR și nanoparticulele vor trebui să treacă prin procesul de aprobare al agențiilor de reglementare, cum ar fi FDA, precizează mit.edu.

Pe măsură ce această tehnologie progresează, ar putea deschide ușa către noi abordări de diagnostic și tratament pentru cancer și alte boli. Pe termen lung, aceasta ar putea duce la o îmbunătățire a calității vieții și a rezultatelor pentru milioane de pacienți în întreaga lume. 

Echipa PromoAfaceri

Foto: Courtesy of the researchers. Edited by MIT News