Наночастицы усиливают сигналы опухоли, облегчая их обнаружение в моче
Ранняя диагностика рака может значительно повысить шансы на выживание. Один из подходов — поиск специфических белков-биомаркеров, выделяемых раковыми клетками в кровоток. Однако их концентрация настолько мала, что обнаружение затруднено.
Новая технология, разработанная в MIT, может решить эту проблему. Исследователи под руководством Сангиты Бхатии создали наночастицы, которые накапливаются в опухоли и взаимодействуют с её белками, производя тысячи биомаркеров. Эти биомаркеры затем легко обнаруживаются в моче пациента.
Эта система усиления сигнала также может использоваться для мониторинга прогрессирования болезни и отслеживания реакции опухоли на лечение.
Усиление сигналов рака
Раковые клетки производят множество белков, отсутствующих в здоровых клетках, но в кровотоке они сильно разбавлены. Исследователи из MIT, совместно с коллегами из Медицинского центра Бет Исраэл Деконесс, описали новую технологию в статье в Nature Biotechnology.
«Клетка производит биомаркеры, но её производственные возможности ограничены», — говорит Бхатия. Команда разработала наночастицы, которые взаимодействуют с ферментами опухоли — матриксными металлопротеиназами (MMPs).
Эти протеазы помогают раковым клеткам распространяться, расщепляя белки внеклеточного матрикса. Наночастицы покрыты пептидами, на которые нацелены несколько MMP. Частицы накапливаются вокруг опухоли, где протеазы расщепляют сотни пептидов с их поверхности.
Высвобожденные пептиды быстро попадают в почки и выводятся с мочой, где их можно детектировать с помощью масс-спектрометрии.
Отличительные сигнатуры
Для максимальной точности исследователи сконструировали частицы, экспрессирующие 10 различных пептидов, каждый из которых расщепляется разными MMP. Поскольку каждый пептид имеет разный размер, их можно различить с помощью масс-спектрометрии. Это позволяет идентифицировать уникальные сигнатуры, связанные с разными типами опухолей.
В исследовании на мышах наночастицы протестировали на двух моделях:
- Ранние стадии колоректального рака: частицы точно выявили раннее образование опухолей.
- Прогрессирование фиброза печени: технология обеспечила более быструю обратную связь по сравнению с инвазивной биопсией.
В текущих исследованиях команда изучает способность частиц измерять ответ опухоли на химиотерапию и обнаруживать метастазы.
Исследование финансировалось Национальными институтами здоровья (NIH) и Фондом исследований рака Кэти и Курта Марбл.