08:00 
Исследовательская группа в Японии разработала эффективное и минимально инвазивное устройство для обнаружения рака, которое использует высокоэффективные нанопровода из оксида цинка для избирательного захвата внеклеточных везикул (ВВ) из жидкостей организма.
С помощью этого устройства исследователи успешно выделили связанные с раком ВВ из сыворотки крови больных раком яичников. Белки поверхностной мембраны и микроРНК ЭМ остались нетронутыми, что указывает на возможность проведения чувствительного анализа заболеваний. Эти результаты были опубликованы в журнале Device.
Жидкостная биопсия — это процедура, которая собирает информацию о заболевании из жидкостей организма, таких как кровь и моча. В отличие от традиционной биопсии тканей, она накладывает меньшую физическую нагрузку на пациентов.
ЭВ представляют собой наноразмерные везикулы, которые несут разнообразное молекулярное содержимое, такое как микроРНК и информационная РНК, и отображают мембранные белки, указывающие на их клеточное происхождение. ЭВ отражают болезненные состояния и служат многообещающими диагностическими индикаторами для жидкой биопсии.
Точная и эффективная изоляция ЭВ из сложных биологических жидкостей необходима для идентификации молекул, связанных с заболеванием, но традиционные методы отнимают много времени, требуют больших объемов образцов и не обладают специфичностью.
Команда под руководством Такао Ясуи, профессора Высшей инженерной школы Нагойского университета, ранее добилась эффективного захвата ЭВ с помощью оксида цинка. нанопроволоки, которые они разработали.
Сейчас они сотрудничают с Ясухидэ Инокумой, профессором Университета Хоккайдо, и исследователями из Института науки Токио, Киотского университета и Национального института квантовой науки и технологий для разработки технологии конъюгированных с антителами нанопроволок для селективного захвата ЭВ, полученных из рака.
Первоначальной задачей было прикрепление антител к нанопроволокам. Обычные клеи связывают как целевые, так и неспецифические белки и требуют длительного времени прикрепления.
Команда использовала синтетический полимер поликетон для создания шести вариантов поликетона, функционализированного N-гидроксисукцинимидом (pKNHS), с различной длиной цепи. Из них pKNHS 4.2 продемонстрировал оптимальную стабильность при адсорбции на нанопроволоках оксида цинка и эффективную иммобилизацию антител, что позволяет осуществлять одноэтапную модификацию антител.
Оценка новой технологии в экспериментах на культивируемых клетках
Исследователи оценили эффективность захвата нанопроволок, конъюгированных с антителами, для культивируемых клеток рака молочной железы с использованием pKNHS 4.2. В то время как нанопроволоки, не содержащие антител, захватили около 65% CD9-положительных ЭВ, нанопроволоки, конъюгированные с антителами CD9, достигли эффективности 90%. Эти результаты демонстрируют эффективность технологии в избирательном восстановлении целевых молекул.
Дальнейшие эксперименты показали, что нанопроволоки, модифицированные антителами к маркерам рака яичников CLDN3, FOLR1 и TROP2, позволяют избирательно извлекать ЭВ из клеток рака яичников.
Анализ сыворотки раковых и неонкологических пациентов
Исследователи выделили ЭВ с использованием CLDN3, FOLR1, и модифицированные антителами TROP2 нанопроволоки из сыворотки шести пациенток с серозной карциномой яичников высокой степени злокачественности, агрессивным подтипом рака яичников, и шести человек, не страдающих раком. Анализ микроРНК в ЭВ выявил различные профили между пациентами и группами без рака.
При сравнении микроРНК в ЭВ, захваченных тремя антителами, исследователи выявили 126 микроРНК, общих для всех, что указывает на сигналы, общие для рака яичников. Они также обнаружили микроРНК, уникальные для каждого антитела: 40 для CLDN3, 37 для FOLR1 и 45 для TROP2. Эти данные свидетельствуют о том, что ЭВ с разными мембранными белками имеют разные профили микроРНК.
Значение и перспективы на будущее
«В этом исследовании мы разработали микрофлюидное устройство на основе нанопроводов, способное с высокой эффективностью избирательно захватывать ассоциированные с раком ЭВ, подавляя при этом неспецифическую адсорбцию посредством простой химической модификации», — сказал Ясуи, соответствующий автор исследования.
Мы также продемонстрировали, что этот подход поддерживает обе мембраны ЭВ. белки и внутренние микроРНК не повреждены, что демонстрирует большой потенциал для высокочувствительного анализа состояний рака».
Такао Ясуи, Университет Нагои
Кунанон Чаттрайрат, доцент и автор-корреспондент, сказал: «Мы планируем сравнить и оценить эту технологию с существующими клиническими методами и расширить ее применение для захвата более конкретных субпопуляций ЭВ. В долгосрочной перспективе мы стремимся применить эту технологию для неинвазивной жидкостной биопсии и ранней диагностики различных типов рака».
