Цветовой тест мочи для выявления рака показал потенциал в исследовании на мышах

Инженеры из Имперского колледжа Лондона и MIT разработали простой и чувствительный тест мочи, который вызывает изменение цвета мочи, сигнализируя о растущих опухолях у мышей.

Новый инструмент, разработанный в рамках области point-of-care диагностики, направлен на создание более дешевых, быстрых и простых в использовании тестов, что особенно важно для регионов с ограниченной медицинской инфраструктурой.

Принцип работы

Технология основана на инъекции нанодатчиков в организм мышей. Эти датчики расщепляются ферментами протеазами (в частности, MMP9), которые выделяются опухолями для роста и распространения.

Ключевые компоненты нанодатчиков:

  • Ультрамалые золотые нанокластеры (AuNCs) размером <2 нанометра.
  • Белковый носитель нейтравидин.
  • Связующие звенья, которые расщепляются ферментом MMP9.

После расщепления в опухолевой среде или крови, высвобожденные AuNCs достаточно малы, чтобы фильтроваться через почки и попадать в мочу.

Цветовая реакция

Исследователи использовали свойство AuNCs вызывать изменение цвета на синий при обработке химическим субстратом и перекисью водорода (H2O2).

  • У здоровых мышей (без высокого уровня MMP) комплексы остаются целыми и слишком велики для попадания в мочу — цвет не меняется.
  • У мышей с опухолями толстой кишки (колоректальным раком) AuNCs концентрируются в моче, и химический тест вызывает явное синее окрашивание, видимое невооруженным глазом.

Результаты исследования

В исследовании на 28 мышах (14 здоровых и 14 с опухолями толстой кишки) тест точно определил образцы от больных животных. Синее окрашивание проявлялось в течение получаса после химической обработки.

Важные аспекты безопасности:

  • Поверхность AuNCs была спроектирована так, чтобы "оставаться незамеченной" для иммунной системы и избегать прилипания белков сыворотки.
  • В течение четырех недель наблюдения у мышей не было признаков побочных эффектов, и не было обнаружено остатков нанодатчиков в организме.

Перспективы и дальнейшие шаги

Технология находится на ранней стадии разработки. Следующие шаги включают:

  1. Повышение специфичности и чувствительности датчиков в тестах на животных моделях.
  2. Создание версий датчиков, расщепляемых разными протеазами, для диагностики других заболеваний (инфекционных и онкологических).
  3. Разработка состава для более простого введения и создание мультиплексных сенсоров, реагирующих на несколько биомаркеров, чтобы различать типы рака и другие болезни.

Как отметила профессор Молли Стивенс, простой визуальный результат в будущем потенциально можно будет зафиксировать с помощью смартфона и передать удаленным медицинским работникам.