Risk altındaki gruplarda akciğer kanserini teşhis etmek için altın standart teknik olan düşük doz BT, klinik çalışmalarda akciğer kanseri ölümlerini %20-25 oranında azaltmıştır. Bununla birlikte, bu tarama teknolojisine erişim, kaynakların kısıtlı olduğu ortamlarda sınırlı olabilir ve bu da bu tür bölgelerde orantısız derecede yüksek akciğer kanseri ölümlerine yol açabilir. Massachusetts Teknoloji Enstitüsü'ndeki araştırmacılar (İLE), nanopartikül sensörlerinin solunmasına dayanan basit bir testin geliştirilmesiyle akciğer kanserinin erken teşhisindeki bu eşitsizliği gidermeyi umuyorlar.
bölümünde açıklanan yeni tarama testi Bilim GelişmelerPATROL adı verilen, üç modülü birleştiren iğnesiz bir teşhis platformudur: aktivite tabanlı nanosensörler (ABN'ler); taşınabilir bir inhalasyon ünitesi; ve çoklanabilir kağıt bazlı bir yanal akış tahlili (LFA).
ABN'ler, peptit substratları aracılığıyla sentetik DNA barkodları gibi raportörlerle birleştirilmiş polimer nanopartiküllerden yapılır. Yüksek öngörme gücüne sahip minimal bir dizi prob tanımlamak için araştırmacılar, kanserle ilişkili proteazlara maruz kaldığında parçalanan aday peptidlerden oluşan bir kütüphaneyi incelediler. Potansiyel nanosensör olarak 20 peptidi seçtiler ve doğru teşhis sonuçları vermesi muhtemel dört ABN'nin bir kombinasyonunu belirlemek için farelerde testler yaptılar.
Bir tarama testinden geçmek için hasta, akciğerlerdeki birikimi optimize etmek üzere mikron boyutunda aerosoller halinde formüle edilen ABN'leri solur. Bu nanosensörler, akciğer kanseriyle ilişkili proteazlar gibi kanser biyobelirteçleriyle karşılaşırsa, DNA barkodları parçacıktan ayrılarak dolaşıma salınır ve sonunda idrarda yoğunlaşırlar. Bu muhabirler daha sonra LFA bazlı bir idrar testi kullanılarak tespit edilebilir.
Ekip, karmaşık laboratuvar ekipmanlarına ihtiyaç duymadan idrar örneklerini hızlı bir şekilde analiz etmek için, oda sıcaklığında tek bir kağıt şerit üzerinde dört farklı DNA barkodunun miktarını ölçebilen LFA'lar geliştirdi. Nanosensörler bir nebülizör veya el tipi inhaler kullanılarak teslim edildiğinden, hastalar PATROL testini evde kendi başlarına uygulayabilirler.
"Bu tahlili, düşük kaynaklara sahip bir ortamda bakım noktası olarak kullanılabilir olması için gerçekten zorluyorduk, bu nedenle fikir herhangi bir numune işleme yapmamak, herhangi bir amplifikasyon yapmamak, sadece numuneyi kağıda doğru şekilde koyabilmekti. ve 20 dakika içinde okuyun” diyor kıdemli yazar Sangeeta Bhatia bir basın açıklaması yaptı.
Araştırmacılar, PATROL'ün, CT tarayıcılarının yaygın olarak bulunmadığı düşük ve orta gelirli ülkelerde özellikle önemli bir etkiye sahip olabileceğini belirtiyor. Yardımcı yazar şunları ekliyor: "Amacımız, kanseri yüksek özgüllük ve hassasiyetle tespit edebilen ve aynı zamanda erişilebilirlik eşiğini düşürebilen bir yöntem sağlamaktı, böylece akciğer kanserinin erken teşhisinde kaynak eşitsizliğini ve eşitsizliğini iyileştirebileceğimizi umuyoruz." Qian Zhong.
In vivo değerlendirme
Araştırmacılar, tümörler oluşmaya başladıktan 7.5 hafta sonra hayvanları inceleyerek nanosensörlerin farelerde akciğer kanserini tespit edip edemediğini test etti (muhtemelen insanlarda evre 1 veya 2 kanserle ilişkilidir). Kuru toz inhalerlerinin insanlarda üstün derin akciğer birikimi sağlarken, nefesle çalıştırıldıklarını ve kemirgenler için uygun olmadıklarını belirtiyorlar. Bunun yerine fareleri bir inhalasyon kulesine yerleştirdiler ve onları nebülize edilmiş nanosensörlere maruz bıraktılar.
ABN inhalasyonundan iki saat sonra araştırmacılar hayvanlardan idrar örnekleri topladılar ve kütle spektrometresi kullanarak raportörlerin miktarını belirlediler. Tümör mikro ortamına maruz kalan substratların DNA barkodlarını dolaşıma saçtığını ve dört raportörün tamamından gelen idrar sinyallerinin tümör taşıyan ve sağlıklı fareler arasında farklılık gösterdiğini buldular. Denetimsiz algoritmik yöntemlerin kullanılması, tümör taşıyan tüm farelerin sağlıklı benzerlerinden ayırt edilmesini sağladı.
Solunabilir ABN'lerin "fare otokton akciğer adenokarsinomunun erken tespiti için güçlü bir güç gösterdiği" sonucuna vardılar.
Nefes alın ve tespit edin
Son olarak araştırmacılar, PATROL platformunun tamamının "nefes al ve tespit et" performansını test etti. Çapı yaklaşık 15 nm olan DNA kodlu ABN'leri sentezlediler ve LFA kullanarak idrar DNA raportör tespitini doğrulamak için aynı akciğer kanseri fare modelini ve nebülizör dağıtımını kullandılar.
Her barkodun idrar konsantrasyonunun karşılaştırılması, sağlıklı ve kanser taşıyan fareler arasında rapor edilen üç probun (ancak dördüncünün değil) bölünmesinde önemli farklılıklar ortaya çıkardı. LFA ile tespit edilen idrar okumaları, kütle spektroskopisi ölçümlerine benzer sinyal-gürültü oranları gösterdi. Yine denetimsiz kümeleme algoritmaları, tüm fareleri erken evre akciğer kanseriyle sınıflandırabilir.
Alıcı işletim karakteristiği (ROC) analizi, problardan üçünün, 0.82, 0.88 ve 0.85 ROC eğrisi altındaki alan (AUC) değerleri ile yetkin tek sınıflandırıcılar olarak hareket ettiğini gösterdi. Dört probun birleştirilmesi AUC'yi 0.93'e yükseltti. LFA, %100 özgüllükle, mikro-CT ile karşılaştırılabilecek düzeyde %75.2 hassasiyetle DNA raportörlerini tespit etti.
Akciğer kanseri taraması, uzun süreli sağkalımı önemli ölçüde artırır
Ekip ayrıca solunabilir ABN'lerin güvenlik profilini de inceledi ve nebülizasyon yoluyla tek doz ABN'lerin verilmesinden yedi gün sonra farelerde genel bir toksisite veya damar sisteminde tıkanma olmadığını gördü.
Araştırmacılar, "Toplu olarak PATROL, yalnızca erken aşamalarda hem hassas hem de spesifik akciğer kanseri tespitini sağlamak için değil, aynı zamanda kaynakların sınırlı olduğu ortamlarda kolay dağıtım sağlamak için de büyük bir klinik potansiyele sahiptir" sonucuna varıyor. Daha sonra, sensör panellerinin insan kanserlerini de tespit edip edemediğini görmek için insan biyopsi örneklerini analiz etmeyi planlıyorlar ve bunun ardından insan hastalar üzerinde klinik deneyler yapılmasını umuyorlar.
- SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
- PlatoData.Network Dikey Üretken Yapay Zeka. Kendine güç ver. Buradan Erişin.
- PlatoAiStream. Web3 Zekası. Bilgi Genişletildi. Buradan Erişin.
- PlatoESG. karbon, temiz teknoloji, Enerji, Çevre, Güneş, Atık Yönetimi. Buradan Erişin.
- PlatoSağlık. Biyoteknoloji ve Klinik Araştırmalar Zekası. Buradan Erişin.
- Kaynak: https://physicsworld.com/a/inhalable-nanosensors-could-increase-access-to-lung-cancer-screening/
