Badacze z Uniwersytetu w Japonii zrobili krok naprzód w diagnostyce nowotworowej, opracowując technologię wykorzystującą nanoprzewody do przechwytywania wolnego od komórek DNA (cfDNA) w próbkach moczu. Dzięki jego wyodrębnieniu byli w stanie zidentyfikować mutację IDH1 – typową dla glejaków, jednego z najbardziej złośliwych rodzajów guzów mózgu. Wyniki te mogą wpłynąć na zwiększenie efektywności testów wykrywających raka.
Wyzwanie dla medycyny
Nowotwory mózgu zazwyczaj diagnozuje się dopiero po wystąpieniu pierwszych objawów, takich jak paraliż kończyn. Niestety, często jest już wtedy za późno na skuteczne chirurgicznie usunięcie guza. Szczególnie śmiertelne są glejaki, z którymi średni czas przeżycia chorego wynosi zaledwie od 12 do 18 miesięcy. Zatem dla pacjenta kluczowe jest jak najwcześniejsze wykrycie choroby.
Często poddawani są oni rutynowym badaniom, podczas których m.in. oddają próbki moczu. Okazuje się, że mogą one być wykorzystane do poszukiwania oznak obecności nieprawidłowości. Jednym z charakterystycznych cech guzów mózgu jest obecność cfDNA – małych cząsteczek DNA, które są uwalniane, gdy nowotwór odnawia swoje komórki i pozbywa się starych, uszkodzonych. Normalnie są one usuwane przez makrofagi, ale w tym przypadku komórki dzielą się tak szybko, że powstaje ich nadmiar, który jest wydalany z moczem.
Przełom w technologii wykrywania nowotworów
Aby sprostać temu wyzwaniu, zespół składający się sześciu naukowców, zaproponował zastosowanie metody „złap i uwolnij„ na powierzchni nanoprzewodów z tlenku cynku (ZnO) w celu przechwytywania cfDNA i pęcherzyków pozakomórkowych z glejaków. Wybrali akurat ten pierwiastek, ponieważ cząsteczki wody wiążą się z powierzchnią jego przewodów. Następnie tworzą wiązania wodorowe w próbce moczu, które w łatwy sposób można wypłukać, umożliwiając izolację nawet jego śladowych ilości.
Owa technika odniosła ogromny sukces. Udało się wyodrębnić cfDNA z uryny, co było niezwykle trudne przy użyciu wykorzystywanych do tej pory konwencjonalnych metod. Po ich wyizolowaniu, zidentyfikowano mutację IDH1, typową dla guzów mózgu. Ta wiadomość jest niezwykle istotna, ponieważ po raz pierwszy udało się wykryć tę mutację z tak małej próbki moczu jak 0,5 ml.
Osiągnięcie to ma potencjał zniwelować niedociągnięcia obecnie stosowanych metod, łącząc techniki chemiczne, biologiczne, medyczne i nanotechnologiczne, by dostarczyć najnowocześniejszą metodę dla klinicznego użycia cfDNA, jako narzędzia analitycznego ułatwiającego wczesną diagnozę nowotworów.
