Novo dispositivo pode detectar câncer em apenas uma gota de sangue
Alguns tipos de câncer, como o câncer de ovário, tendem a permanecer sem serem detectados até que estejam avançados demais para que o tratamento seja eficaz. Agora, uma ferramenta inovadora pode ser capaz de detectar o câncer com facilidade, rapidez e em quantidades minúsculas de sangue.
Em uma tentativa de encontrar uma maneira simples e eficaz de identificar cânceres de difícil diagnóstico, pesquisadores da Universidade do Kansas (KU) em Lawrence e do KU Cancer Center e KU Medical Center em Kansas City agora desenvolveram uma detecção ultrassensível para detecção de câncer. dispositivo.
O dispositivo, que é chamado de “chip microfluídico estanhado em 3-D”, pode detectar com sucesso marcadores de câncer na menor gota de sangue ou em um componente do sangue chamado plasma.
O autor principal, Yong Zeng, professor associado de química da KU, e sua equipe descrevem como a nova ferramenta funciona em um artigo publicado pela revista. Engenharia Biomédica da Natureza publicou.
Os cientistas explicam que esse dispositivo identifica e diagnostica o câncer “filtrando” os exossomos, que são minúsculas vesículas que algumas células eucarióticas produzem.
No caso de células cancerígenas, os exossomos contêm informações biológicas que podem direcionar o crescimento e a disseminação do tumor.
“Historicamente, as pessoas pensavam que os exossomos eram como” sacos de lixo “que as células poderiam usar para despejar conteúdo celular indesejado”, explica Zeng. “Mas, na última década”, acrescenta ele, “os cientistas perceberam que eram bastante úteis para enviar mensagens às células receptoras e comunicar informações moleculares importantes em muitas funções biológicas”.
“Basicamente, os tumores enviam exossomos que empacotam moléculas ativas que refletem as características biológicas das células parentais. Enquanto todas as células produzem exossomos, as células tumorais são realmente ativas em comparação às células normais ”, observa Zeng.
O novo dispositivo é uma ferramenta de nanoengenharia 3D com um padrão de espinha de peixe que “penteia” os exossomos, forçando-os a entrar em contato com a superfície do chip da ferramenta para análise. Esse processo é chamado de “transferência em massa”.
“As pessoas desenvolveram idéias inteligentes para melhorar a transferência de massa em canais de microescala, mas quando as partículas estão se aproximando da superfície do sensor, elas são separadas por um pequeno espaço de líquido que cria uma resistência hidrodinâmica crescente”, observa Zeng.
“Aqui, desenvolvemos uma estrutura de espinha de peixe nanoporosa 3-D que pode drenar o líquido nessa lacuna para colocar as partículas em contato com a superfície, onde as sondas podem reconhecê-las e capturá-las”, explica ele.
Para desenvolver esse dispositivo de ponta, Zeng e sua equipe colaboraram com Andrew Godwin, especialista em biomarcadores de tumores e atual diretor adjunto do KU Cancer Center.
Para testar a eficácia do chip, os pesquisadores usaram amostras clínicas de indivíduos com câncer de ovário, um tipo de câncer notoriamente difícil de detectar.
Ao fazer isso, a equipe descobriu que o chip era capaz de detectar a presença desse câncer, mesmo na menor quantidade de plasma.
“Nossos estudos colaborativos continuam dando frutos e avançando em uma área crucial na pesquisa e no atendimento ao paciente – como ferramentas inovadoras para a detecção precoce”, diz Godwin, destacando que: “Essa área de estudo é especialmente importante para cânceres como o ovário, dado que a grande maioria das mulheres é diagnosticada em um estágio avançado, quando, infelizmente, a doença é em grande parte incurável. ”
Os pesquisadores também estão entusiasmados com o fato de o novo dispositivo ser fácil de fabricar, além de ser barato de produzir, o que significa que uma ampla distribuição poderia ser possível sem aumentar os custos do paciente.
“O que criamos aqui é um método de nanopatternação 3D sem a necessidade de qualquer equipamento sofisticado de nanofabricação – um estudante de graduação ou mesmo um estudante do ensino médio pode fazê-lo em meu laboratório”, observa Zeng.
“Isso é tão simples e de baixo custo que tem um grande potencial de se traduzir em contextos clínicos”, enfatiza, explicando que a equipe “[has] colaborou com o Dr. Godwin e outros laboratórios de pesquisa do KU Cancer Center e do departamento de biociências moleculares para explorar ainda mais as aplicações translacionais da tecnologia. ”
Ainda mais importante, Zeng e colegas argumentam que este dispositivo inovador é, em princípio, muito adaptável. Eles acreditam que, no futuro, os médicos poderiam usá-lo para diagnosticar muitas formas diferentes de câncer, além de outras doenças.
“Agora, estamos analisando modelos de cultura de células, modelos animais e também amostras de pacientes clínicos, por isso estamos realmente fazendo uma pesquisa translacional para mover o dispositivo do laboratório para outras aplicações clínicas”, diz o pesquisador principal.
“Quase todas as células de mamíferos liberam exossomos, portanto, a aplicação não se limita apenas ao câncer de ovário ou a qualquer tipo de câncer. Estamos trabalhando com pessoas para analisar doenças neurodegenerativas, câncer de mama e colorretal, por exemplo. “
Yong Zeng
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