Kanker in urine detecteren: op nanodraden gebaseerde opname van microribonucleïnezuren

Kanker heeft een hoog sterftecijfer, waarbij een vertraagde diagnose van de ziekte een van de belangrijkste redenen is voor de fatale afloop ervan. Vroegtijdige diagnose van kanker is van cruciaal belang voor het verbeteren van de patiëntresultaten en de afgelopen jaren heeft de ontwikkeling van diagnostische hulpmiddelen om kanker in een vroeg stadium op te sporen veel aandacht gekregen.

Kankercellen gebruiken specifieke microribonucleïnezuren (miRNA’s), kleine niet-coderende RNA’s, om genexpressie te reguleren en tumorvorming te bevorderen. Hoewel circulerende miRNA’s levensvatbare biomarkers zijn voor vroege kankerziekten, blijft de identificatie van kankergerelateerde miRNA’s in bloed en andere lichaamsvloeistoffen een uitdaging.

In dit licht heeft een team van onderzoekers onder leiding van professor Takao Yasui van het Institute of Science Tokyo (Science Tokyo), Japan, hun inspanningen gericht op op nanodraden gebaseerde miRNA-extractie en machine learning (ML)-analyse om met kanker geassocieerde miRNA’s in urine te detecteren. . Hun onderzoeksresultaten werden online gepubliceerd in het tijdschrift Analytische Chemie op 18 oktober 2024.

Yasui vervolgt de grondgedachte achter het huidige onderzoek en zegt: “Circulerende miRNA’s in het bloed zijn meestal ingekapseld in extracellulaire blaasjes (EV’s) en bevatten cruciale informatie over de regelgeving. Deze miRNA’s verschillen tussen gezonde individuen en mensen met kanker. Door gebruik te maken van zinkoxide (ZnO ) nanodraden om miRNA’s in urine op te vangen en te extraheren, heeft onze onderzoeksgroep geprobeerd een niet-invasief instrument voor kankerdetectie te ontwikkelen.”

Aanvankelijk gebruikten de wetenschappers ZnO-nanodraden om EV’s in urinemonsters te vangen en integreerden ze microarray-technologie om specifieke gensequenties in EV-ingekapselde miRNA’s te identificeren. De ultracentrifugatietechniek werd verder gebruikt om de efficiëntie van miRNA-vangst door nanodraden te vergelijken en te valideren.

De resultaten onthulden dat EV’s die miRNA’s bevatten, inclusief exosomen-unieke subtypes van EV’s met afmetingen variërend van 40 nm tot 200 nm, efficiënt werden vastgelegd op nanodraden. Bovendien werd de aanwezigheid van 2.486 miRNA-soorten bevestigd tijdens de miRNA-profileringsanalyse van 200 urinemonsters.

Gedreven door de ontdekking van meer dan 2.000 miRNA-soorten in urinemonsters, veronderstelden Yasui en het team dat de meeste miRNA’s in het bloed tijdens het filtratieproces in de nieren naar de urine zouden kunnen worden overgebracht.

Vervolgens gebruikten ze een logistieke regressieclassificator, gebouwd met behulp van ML, om met longkanker geassocieerde miRNA-ensembles te identificeren. De bevindingen onthulden een specifiek urinair miRNA-ensemble, bestaande uit 53 miRNA-soorten, dat kanker- en niet-kankerpatiënten met een zeer hoge specificiteit en gevoeligheid kon onderscheiden.

Yasui stelt: “We hebben ook een ander urinair miRNA-ensemble geïdentificeerd dat stadium I-longkanker nauwkeurig kan detecteren. Omdat urinaire miRNA-ensembles longkanker in een vroeg stadium kunnen voorspellen, zijn wij van mening dat urinaire miRNA-ensembles voldoende potentieel hebben om te worden ontwikkeld als vloeibare biopsieën voor vroege stadia. voorspelling van kanker in het stadium.”