Notre Dame Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, hızlı büyüyen ve tedavi edilemez bir beyin kanseri olan glioblastomayı bir saatten kısa sürede teşhis edebilen yeni bir otomatik cihaz geliştirdiler.
Çip, küçük bir kan örneğinden alınan hücre dışı veziküllerde aktif Epidermal Büyüme Faktörü Reseptörlerini (EGFR’ler) tespit etmek için elektrokinetik teknolojiden yararlanıyor.
Teşhisin özü, glioblastoma gibi belirli kanserlerde aşırı ifade edilen ve hücre dışı veziküllerde bulunan biyobelirteçleri veya aktif Epidermal Büyüme Faktörü Reseptörlerini (EGFR’ler) tespit etmek için elektrokinetik teknoloji kullanan bir biyoçiptir.
Notre Dame’daki Bayer Kimya ve Biyomoleküler Mühendislik Profesörü Hsueh-Chia Chang “Hücre dışı veziküller veya ekzosomlar, hücreler tarafından salgılanan benzersiz nanopartiküllerdir. Bunlar büyük bir molekülden 10 ila 50 kat daha büyük ve zayıf bir yüke sahipler. Teknolojimiz özellikle bu nanopartiküller için tasarlandı ve özelliklerini kendi avantajımıza kullandık.”
Araştırmacılar için zorluk iki yönlüydü: aktif ve aktif olmayan EGFR’leri ayırt edebilen bir süreç geliştirmek ve kan örneklerinden alınan hücre dışı veziküllerde aktif EGFR’leri tespit etmede hassas ancak seçici bir tanı teknolojisi yaratmak.
Bunu yapmak için araştırmacılar, bir tükenmez kalemdeki top büyüklüğünde, ucuz, elektrokinetik bir sensör kullanan bir biyoçip yarattılar. Hücre dışı veziküllerin boyutu nedeniyle, sensördeki antikorlar aynı hücre dışı vezikülle birden fazla bağ oluşturabilir. Bu yöntem, tanının duyarlılığını ve seçiciliğini önemli ölçüde artırır.
Daha sonra sentetik silika nanopartiküller, yakalanan hücre dışı veziküllerde aktif EGFR’lerin varlığını “bildirirken” yüksek bir negatif yük getirir. Aktif EGFR’lere sahip ekstraselüler veziküller mevcut olduğunda, hastada glioblastoma varlığını gösteren bir voltaj kayması görülebilir.
Bu yük algılama stratejisi, elektrokimyasal reaksiyonlar veya floresans kullanan mevcut sensör teknolojilerinde yaygın olan paraziti en aza indirir.
Notre Dame’de kimya ve biyomoleküler mühendislik alanında araştırma doçenti ve çalışmanın ortak yazarı olan Satyajyoti Senapati, “Elektrokinetik sensörümüz, diğer teşhislerin yapamadığı şeyleri yapmamızı sağlıyor”
Cihaz toplamda üç parçadan oluşuyor: bir otomasyon arayüzü, testi çalıştırmak için malzemeleri uygulayan taşınabilir bir makinenin prototipi ve biyoçip. Her test yeni bir biyoçip gerektirir, ancak otomasyon arayüzü ve prototip yeniden kullanılabilir.
Bir testin çalıştırılması bir saatten az sürer ve yalnızca 100 mikrolitre kan gerektirir. Her biyoçipin üretim maliyeti 2 dolardan azdır.** Bu teşhis cihazı glioblastoma için geliştirilmiş olsa da araştırmacılar bunun diğer biyolojik nanopartikül türlerine uyarlanabileceğini söylüyor.
Bu, teknolojinin diğer hastalıklar için bir dizi farklı biyobelirteci tespit etme olasılığını açıyor. Ekip, pankreas kanserini ve potansiyel olarak kardiyovasküler hastalık, bunama ve epilepsi gibi diğer bozuklukları da teşhis etmek için teknolojiyi araştırdıklarını kaydettiler.
Cihazın test edilmesi için kan örnekleri Avustralya, Melbourne’deki Olivia Newton-John Kanser Araştırma Enstitüsü’ndeki Beyin Kanseri Araştırma Merkezi tarafından sağlandı.
