Novo dispositivo pode detectar câncer em apenas uma gota de sangue
Alguns tipos de câncer, como o câncer de ovário, tendem a não ser detectados até que estejam muito avançados 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 difíceis de diagnosticar, pesquisadores da University of Kansas (KU) em Lawrence e do KU Cancer Center e do KU Medical Center em Kansas City desenvolveram agora um sistema ultrassensível para detecção de câncer dispositivo.
O dispositivo, que é chamado de "chip microfluídico 3-D nanopatterned", 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 no jornal Nature Biomedical Engineering publicou.
Este dispositivo, explicam os cientistas, identifica e diagnostica o câncer por “filtragem” de exossomos, que são vesículas minúsculas que algumas células eucarióticas produzem.
No caso das células cancerosas, 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 conteúdos celulares indesejados”, 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. Embora todas as células produzam exossomos, as células tumorais são realmente ativas em comparação com as células normais ”, observa Zeng.
Uma ferramenta de diagnóstico de alta sensibilidade
O novo dispositivo é uma ferramenta de nanoengenharia 3-D com um padrão de espinha que "penteia" para exossomos, empurrando-os para entrar em contato com a superfície do chip da ferramenta para análise. Este processo é chamado de "transferência em massa".
“As pessoas desenvolveram ideias inteligentes para melhorar a transferência de massa em canais em microescala, mas quando as partículas se aproximam da superfície do sensor, elas são separadas por uma pequena lacuna de líquido que cria uma resistência hidrodinâmica crescente”, observa Zeng.
“Aqui, desenvolvemos uma estrutura em espinha de peixe nanoporosa 3-D que pode drenar o líquido nessa lacuna para colocar as partículas em contato direto com a superfície, onde as sondas podem reconhecê-las e capturá-las”, explica ele.
Para desenvolver este dispositivo de última geração, Zeng e a equipe colaboraram com Andrew Godwin, que é especialista em biomarcadores de tumor e atual vice-diretor 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 que é notoriamente difícil de detectar.
Ao fazer isso, a equipe descobriu que o chip foi capaz de detectar a presença desse câncer até mesmo na menor quantidade de plasma.
“Nossos estudos colaborativos continuam a dar frutos e avançar em uma área crucial na pesquisa do câncer e no atendimento ao paciente - ou seja, ferramentas inovadoras para detecção precoce”, diz Godwin, apontando que “Esta 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 sua maior parte incurável. ”
Múltiplas aplicações clínicas
Os pesquisadores também estão entusiasmados com o fato de o novo dispositivo ser fácil de fazer, 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 nanopadronização 3-D sem a necessidade de nenhum equipamento sofisticado de nanofabricação - um aluno de graduação ou até mesmo um aluno do ensino médio pode fazer isso em meu laboratório”, observa Zeng.
“Isso é tão simples e de baixo custo que tem grande potencial para ser traduzido em ambientes clínicos”, ele enfatiza, explicando que a equipe “[tem] colaborado com o Dr. Godwin e outros laboratórios de pesquisa no KU Cancer Center e as biociências moleculares departamento 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 poderão usá-lo para diagnosticar muitas formas diferentes de câncer, bem como outras doenças.
“Agora, estamos analisando modelos de cultura de células, modelos animais e também amostras clínicas de pacientes, então estamos realmente fazendo algumas pesquisas translacionais para mover o dispositivo do ambiente de laboratório para aplicações mais clínicas”, disse o pesquisador-chefe.
“Quase todas as células de mamíferos liberam exossomos, então a aplicação não se limita apenas ao câncer de ovário ou a qualquer tipo de câncer. Estamos trabalhando com pessoas para olhar para doenças neurodegenerativas, câncer de mama e colorretal, por exemplo. ”
Yong Zeng
