Onderzoekers ontwikkelen nieuwe test voor het opsporen van kankerbiomarkers

Wanneer artsen vermoedelijke gevallen van kanker onderzoeken, wenden ze zich tot biomarkertests om een ​​diagnose te stellen.

Met een testsysteem en patiëntenmonsters kunnen artsen potentiële aanwijzingen onderzoeken en hun lijst met boosdoeners verkleinen om patiënten een nauwkeurige, effectieve behandeling te bieden.

Een team onder leiding van chemici van de Florida State University heeft een nieuwe test ontwikkeld voor het detecteren van biologische markers die verband houden met verschillende soorten kanker. Hun onderzoek is onlangs gepubliceerd in Tijdschrift van de American Chemical Society.

“Betere hulpmiddelen voor het opsporen van kanker betekenen een effectievere behandeling voor patiënten”, zegt co-auteur Hedi Mattoussi, een professor aan de FSU-afdeling Chemie en Biochemie. “Ons doel in dit onderzoek was om een ​​biosensor te bouwen die zou oplichten in de aanwezigheid van kankermarkers, wat een ander hulpmiddel zou bieden voor het voortdurende probleem van het opsporen van deze ziekte.”

Het detectieplatform is gemaakt van een gouden nanodeeltje en moleculen die peptiden worden genoemd en die zijn gelabeld met een kleurstof. De componenten zijn verbonden door chemische bindingen en het gouden nanodeeltje zorgt ervoor dat de kleurstof niet gloeit in de aanwezigheid van UV-licht.

Wanneer een patiëntmonster dat het enzym MMP-14 bevat – een biomarker voor verschillende soorten kanker, maar meestal voor borstkanker – wordt toegevoegd, verbreekt het de bindingen in de peptiden, waardoor een fragment met de kleurstof van het goud wordt gescheiden. Zonder het goud om de energie van de kleurstof te absorberen, begint het monster te gloeien.

“Je begint met een systeem dat donker is, dat we kunnen beschouwen als ‘uit’, zoals we zouden doen met een lichtschakelaar,” zei Mattoussi. “Als je het enzym binnenbrengt, gaat het systeem ‘aan’ en straalt het licht uit. Het is als een baken.”

Het licht dat uit het monster gloeit, is afhankelijk van de concentratie van het enzym en de interactietijd. Door dat licht te meten, kunnen onderzoekers gegevens genereren die hen informeren of een kankermarker aanwezig is in een monster en in welke niveaus.

Er bestaan ​​al verschillende testen om te onderzoeken of een patiënt kanker heeft. Dit onderzoek is een eerste stap in de richting van het ontwikkelen van een methode die kan testen op een grotere verscheidenheid aan kankers.

Mattoussi en zijn team testten hun systeem met het MMP-14-enzym, maar ze zijn van plan dit onderzoek uit te breiden met werk dat meer peptideketens matcht met andere enzymkankermarkers. Met verdere ontwikkeling zou het wetenschappers in staat kunnen stellen om één enkele beoordeling te gebruiken om in één keer op verschillende soorten kanker te testen.

“Het platform dat we hebben ontworpen, is van toepassing op elk enzym”, zei hij. “Het enige dat u hoeft te doen, is de aard van het peptide dat aan het nanodeeltje is bevestigd, variëren. U verandert het peptide, u verandert het enzym en het werkt op dezelfde manier.”

Naast de toepassingen voor het opsporen van ziekten, werpt het onderzoek ook meer licht op hoe enzymen interageren met peptiden die aan nanodeeltjes zijn gehecht en hoe de toevoeging van enzymen het testsysteem beïnvloedt.

“Een aspect van ons onderzoek was het toepassingsaspect”, zei Mattoussi. “De diagnose van kanker is nog steeds een enorm probleem. Vroegtijdige detectie is een beperkende factor geweest. Maar het andere aspect van dit werk was het vermogen om een ​​platform te ontwikkelen dat begint met een nanodeeltje dat is bevestigd aan een peptide dat is gelabeld met een kleurstof en om de manier waarop ze op elkaar inwerken te begrijpen. “Hoe efficiënt zijn die interacties? Wat gebeurt er als je de grootte van nanodeeltjes of het aantal peptiden varieert? Er is dus een praktisch aspect en een fundamenteel aspect aan dit onderzoek.”