Ови малени сензори могу рано открити рак
Ново истраживање користи наносесензоре за откривање интеракција протеин-протеин које могу сигнализирати рак. Налази се могу показати посебно корисним за идентификацију лимфоцитне леукемије много раније.
Рак је један од водећих узрока смрти у Сједињеним Државама и широм света. Према Националном институту за рак, у целом свету је 2012. било више од 8 милиона смртних случајева повезаних са раком, а преко 600.000 људи у САД-у могло би да умре од болести у 2018. години.
Рано откривање ове по живот опасне болести је пресудно, а медицински научници вредно раде на томе да што пре направе новији и ефикаснији начин дијагностиковања рака.
Сада ново истраживање користи мале сензоре за откривање ситних молекуларних промена које могу бити индикативне за рак.
Ливиу Мовилеану, професор физике на Колеџу за уметност и науку на Универзитету Сирацусе у Њујорку, заједно са Авинасхом Кумар Тхакур-ом, докторским истраживачем из физике у Сирацусе-у, детаљно описује улогу ових наносесензора у раду који се појављује у часопису Натуре Биотецхнологи.
Као што објашњава проф. Мовилеану, наносезори могу бити посебно корисни за откривање лимфоцитне леукемије, облика карцинома који започиње у коштаној сржи и шири се у крв.
У САД-у ће се вероватно догодити скоро 21.000 нових случајева лимфоцитне леукемије у 2018. години, а услед тога може умрети више од 4.500 људи.
Како функционишу наносесензори
Наносесензори пореклом из лабораторије проф. Мовилеану-а могу да открију такозване интеракције протеин-протеин (ППИ), односно процесе који су од суштинског значаја за развој ћелија.
Такозвани интеракктом односи се на „потпуну мапу интеракција протеина које се могу јавити у живом организму“. Интерактектомија - или мапирање интеракктома, користећи најсавременије технолошке и рачунске технике - је цветајуће подпоље биофизике које проучава последице ових интеракција.
ППИ зависе од различитих фактора, као што су врста ћелије, њена фаза развоја и услови околине. Неки ИПЦ су стабилни, али други су пролазни.
На пример, интеракције потребне за активирање експресије гена или оне које утичу на ћелијску сигнализацију и развој ћелија карцинома су пролазне, што значи да трају само око милисекунде.
Пролазна природа ових ИПЦ их отежава откривањем помоћу тренутно доступних метода.
Међутим, наносесензори пореклом из лабораторије проф. Мовилеану-а заобилазе ову препреку стварајући мали отвор у ћелијској мембрани кроз који пролази електрична струја.
Када протеини прођу кроз ове мале отворе или нанопоре, они мењају интензитет електричне струје. Ове промене откривају идентитет и својства сваког протеина.
„Подаци прикупљени из једног узорка протеина су огромни“, каже проф. Мовилеану, који је докторирао. из експерименталне физике са Универзитета у Букурешту у Румунији и тренутно је члан истраживачке групе за биофизику и биоматеријал на Одељењу за физику у Сиракузи.
„Наше наноструктуре нам омогућавају да посматрамо биохемијске догађаје на осетљив, специфичан и квантитативан начин“, наставља истраживач. „После тога можемо солидно проценити појединачни узорак протеина.“
„Детаљно знање о људском геном отворило је нову границу за идентификацију многих функционалних протеина који су укључени у кратке физичке асоцијације са другим протеинима“, наставља истраживач.
„Велика поремећаја у снази ових ИПЧ воде до стања болести. Због пролазне природе ових интеракција, потребне су нове методе за њихову процену. “
Физичар такође објашњава како фино подешени механизми откривања његових наносезора могу помоћи у борби против рака.
„Ако знамо како функционишу поједини делови ћелије, можемо схватити зашто ћелија одступа од нормалне функционалности ка стању сличном тумору [...] Наши мали сензори могу учинити велике ствари за скрининг биомаркера, профилисање протеина и велике скала проучавања протеина [позната као протеомија]. “
Проф. Ливиу Мовилеану
Професор Мовилеану нада се да ће његови наносезори бити посебно корисни за откривање лимфоцитне леукемије, стања у којем крвне ћелије не сазревају и умиру као нормално, већ се „накупљају у коштаној сржи и истискују нормалне, здраве ћелије“.
