Tim istraživača Univerziteta Florida razvio je obećavajuću novu metodu zasnovanu na CRISPR-u za neinvazivne testove krvi koja bi mogla pomoći kliničarima da dijagnostikuju rak u ranijim fazama.
Tim je pokazao da je njihova strategija jednako efikasna kao i široko korišćeni testovi kvantitativne lančane reakcije polimeraze (RT-kPCR) sa reverznom transkripcijom za dijagnozu raka i da se može upariti sa jednostavnim prenosivim uređajem za kliničko testiranje na mestu nege.
Istraživanje, koje je vodio dr Iong Zeng, vanredni profesor na odseku za hemiju, član pridruženog fakulteta na odeljenju za biomedicinski inženjering porodice J. Craiton Pruitt i član UF Health Cancer Centra, objavljeno je 27. aprila. u prirodi Biomedicinsko inženjerstvo . Tim je sarađivao sa odeljenjem za hirurgiju na UF College of Medicine kako bi prikupio uzorke testirane u studiji.
Metoda funkcioniše tako što detektuje mikroRNK, koji su mali RNK molekuli uključeni u regulisanje ekspresije gena, u sitnim česticama koje cirkulišu u krvi zvanim ekstracelularne vezikule.
MikroRNA su se pojavile kao obećavajući izvori za razvoj biomarkera kancerogenih tumora u ljudskim tečnostima, kao što je krv. Ali klinička primena je ostala ograničena zbog složenosti mikroRNA i nedostatka dovoljno osetljivog alata da ih otkrije.
Ekstracelularne vezikule su čestice nano veličine, koje ćelije aktivno oslobađaju, koje igraju važnu ulogu u funkcijama ćelija i bolestima prenoseći biomolekule između ćelija. Čini se da tumorske ćelije agresivnije proizvode ekstracelularne vezikule u mikroRNK povezanim sa bolešću, „što ih čini uzbudljivim izvorom za istraživanje novih markera raka“, rekao je Zeng.
Nedavno je poraslo interesovanje za CRISPR tehnologiju, moćnu alatku za uređivanje gena koja je bila predmet Nobelove nagrade za hemiju 2020. godine, kao način za razvoj novih bioloških testova za dijagnostiku bolesti. Ali raniji CRISPR testovi uključivali su reakcije u više koraka sa ručnim rukovanjem i nisu bili tako osetljivi kao zlatni standard, RT-kPCR.
„Naša ideja je bila da dizajniramo način da se ceo tok posla pojednostavi u ‘jedan lonac’“, rekao je Zeng. „Dizajnirali smo brzu, osetljivu metodu za otkrivanje mikroRNA koja je jednostavnija i ima nizak rizik od unakrsne kontaminacije.
Metoda „jednog lonca” znači da se svaki hemijski agens koji je potreban osim uzorka čuva u jednoj epruveti. Da bi se izvršila analiza, potrebno je dodati samo uzorak mikroRNA da bi se izazvala reakcija.
„Na naše iznenađenje, otkrili smo da naša metoda ima uporedivu osetljivost sa PCR testovima“, rekao je Zeng. „Naš metod ima odlične analitičke i dijagnostičke performanse dok značajno ubrzava tok posla.“
Tim se fokusirao na prilagođavanje tehnologije za rak pankreasa s obzirom na visoku smrtnost od bolesti. Rak pankreasa je teško rano otkriti. Često se tumor proširio i ne može se u potpunosti ukloniti do trenutka kada je dijagnostikovan, sprečavajući šansu za izlečenje.
„U poređenju sa drugim vrstama karcinoma, dijagnostičko testiranje za rak pankreasa nije se značajno promenilo skoro 50 godina“, rekao je Zeng. „Postoji značajno interesovanje za razvoj biomarkera za dijagnozu raka pankreasa.“
Metoda, nazvana „EKSTRA-CRISPR“, predstavlja metodu koja menja igru u polju testiranja mikroRNA, rekao je dr He Jan, postdoktorski istraživač u Zengovoj laboratoriji i prvi autor rada.
„Naš metod je veoma obećavajući za dijagnozu raka, kao što je rak pankreasa, kada se kombinuje sa robusnim mikroRNA biomarkerima i za testiranje na mestu nege“, rekao je on. „U budućnosti, ovaj metod može biti uparen sa veoma jednostavnim, jeftinim prenosivim uređajem kako bi otkrivanje raka pankreasa bilo jednostavnije, ali i dalje pouzdano.“
Kao dokaz koncepta, tim je pokazao da se novi test u jednoj posudi može prilagoditi za dve metode detekcije koje se obično koriste za testiranje na licu mesta. Prenosivi uređaj zasnovan na pametnom telefonu je prvi put napravljen prototipom koristeći komponente koje se nalaze u prodaji, uključujući plavi LED osvetljivač, plastični filter i grejač šoljica za kafu. Tim je sastavio ove komponente na 3D štampanom delu tela. Pametni telefon je postavljen na uređaj da bi se dobile fluorescentne slike bočica za testiranje nakon reakcije za merenje ciljnih markera.
Pored detektora fluorescencije, uparili su EKSTRA-CRISPR test sa komercijalno dostupnom test trakom za bočni protok da bi napravili uređaj bez instrumenata. Tim je testirao obe metode lečenja za otkrivanje raka pankreasa i dali su dijagnostičke rezultate koji su u skladu sa onima dobijenim pomoću stone PCR mašine.
Istraživači su podneli prijavu za patent na osnovu rada kako bi pomogli da se CRISPR test u jednoj posudi i tehnologija na mestu nege učini široko dostupnim za osnovna istraživanja i kliničku upotrebu.
