Обнаружение рака в моче: захват микроРНК с помощью нанопроволок

Ранняя диагностика рака критически важна для улучшения прогноза пациентов. Раковые клетки используют специфические микроРНК (miRNAs) для регуляции экспрессии генов и стимулирования образования опухолей. Циркулирующие miRNAs являются перспективными биомаркерами ранних стадий рака, но их обнаружение в жидкостях организма остаётся сложной задачей.

Исследователи под руководством профессора Такао Ясуи из Institute of Science Tokyo (Science Tokyo), Япония, сосредоточились на извлечении miRNAs с помощью нанопроволок и машинного обучения (ML) для обнаружения рака в моче. Результаты опубликованы в журнале Analytical Chemistry 18 октября 2024 года.

Принцип метода и эксперимент

Учёные использовали нанопроволоки из оксида цинка (ZnO) для захвата внеклеточных везикул (EVs), содержащих miRNAs, в образцах мочи. Для идентификации специфических последовательностей генов в этих miRNAs применялась технология микрочипов. Эффективность захвата нанопроволоками сравнивали и подтверждали с помощью метода ультрацентрифугирования.

Результаты

• EVs, включая экзосомы размером 40–200 nm, эффективно захватывались нанопроволоками.
• При профилировании miRNAs 200 образцов мочи было подтверждено присутствие 2 486 видов miRNAs.
• Это открытие позволило предположить, что большая часть miRNAs из крови может переноситься в мочу в процессе фильтрации в почках.

Диагностический потенциал

С помощью логистической регрессии на основе ML был идентифицирован ансамбль из 53 видов miRNAs в моче, который с высокой специфичностью и чувствительностью отличал пациентов с раком лёгких от здоровых.

Также был обнаружен другой ансамбль miRNAs, способный точно выявлять рак лёгких I стадии. Это указывает на достаточный потенциал ансамблей miRNAs мочи для разработки "жидкой биопсии" для прогнозирования рака на ранних стадиях.