Квантовые точки позволяют количественно оценить биомаркеры рака поджелудочной железы на отдельных клетках

Исследователи из Университета Джонса Хопкинса разработали метод количественного определения нескольких специфических биомаркеров на поверхности отдельных раковых клеток с помощью нового набора целевых квантовых точек, покрытых липидами. Этот подход к количественному обнаружению биомаркеров может улучшить методы гистопатологии, используемые для диагностики рака поджелудочной железы и других видов рака, а также позволит создать методы для обнаружения циркулирующих в кровотоке раковых клеток.

Работу возглавил Питер Сирсон, со-руководитель Центра передового опыта в области нанотехнологий для онкологии в Джонсе Хопкинсе. Результаты исследования опубликованы в журнале Nanomedicine.

Ключом к успеху стало создание метода покрытия квантовых точек — флуоресцентных наночастиц, ярко светящихся на определенных длинах волн. Покрытие делает наночастицы водорастворимыми и предотвращает их связывание с чем-либо, кроме целевых молекул. Решением стало создание липидного бислоя — той же стратегии, которую природа использует для образования высокостабильной клеточной мембраны. Он гидрофилен снаружи и делает покрытые частицы растворимыми.

Покрытие бислоем дало ещё одно преимущество: оно позволило присоединить определенное количество антител, связывающих биомаркеры, таким образом, чтобы каждая квантовая точка связывалась только с одной белковой молекулой биомаркера на поверхности раковой клетки. Исследователи создали набор из трёх квантовых точек, каждая из которых излучает свет своего цвета и нацелена на разные, хорошо охарактеризованные белки рака поджелудочной железы.

Для определения количества каждого биомаркера на поверхности клетки поджелудочной железы исследователи распределили опухолевые клетки по планшету и добавили целевые квантовые точки. В серии экспериментов они показали, что могут насытить белки-биомаркеры на поверхности клетки, то есть гарантировать, что с каждой молекулой биомаркера свяжется по одной квантовой точке.

Затем команда доктора Сирсона использовала количественную флуоресцентную микроскопию высокого разрешения, чтобы измерить количество света, излучаемого каждой клеткой, и на основе этого числа рассчитать плотность каждого биомаркера на поверхности клетки. Измерения были выполнены с разрешением, достаточным для того, чтобы определить, что один из биомаркеров распределён по поверхности клетки не равномерно. Также было продемонстрировано, что можно проводить одновременные измерения всех трёх целевых биомаркеров, что необходимо для разработки высокопроизводительных диагностических анализов.

Эта работа была частично поддержана NCI Alliance for Nanotechnology in Cancer — комплексной инициативой, направленной на ускорение применения нанотехнологий для профилактики, диагностики и лечения рака.