Kleine nanoporiën kunnen bijdragen aan een snellere identificatie van ziekten

Professor Jørgen Kjems en zijn onderzoeksgroep aan de Universiteit van Aarhus hebben in samenwerking met de Rijksuniversiteit Groningen een opmerkelijke doorbraak bereikt in het ontwikkelen van minuscule poriën van nanoformaat die kunnen bijdragen aan betere mogelijkheden om onder andere ziekten eerder op te sporen.

Hun werk, onlangs gepubliceerd in het tijdschrift ACS Nano, toont een nieuwe innovatieve methode om specifieke eiwitten te vinden in complexe biologische vloeistoffen, zoals bloed, zonder de eiwitten chemisch te hoeven labelen. Het onderzoek is een belangrijke mijlpaal in de nanoporiëntechnologie en kan een revolutie teweegbrengen in de medische diagnostiek.

Nanoporiën zijn kleine kanaaltjes die in materialen worden gevormd en die als sensoren kunnen worden gebruikt. De onderzoekers, onder leiding van Jørgen Kjems en Giovanni Maglia (Groningen Univ.), zijn nog een stap verder gegaan door een speciaal type nanogaatje genaamd ClyA te ontwikkelen met daaraan scannermoleculen, nanobodies genaamd.

Deze nanobodies, afgeleid van antilichamen, zijn in staat verschillende eiwitten met verbazingwekkende nauwkeurigheid te herkennen. In deze studie bevestigden de onderzoekers nanobodies aan ClyA met behulp van een DNA-adapter. Door een reeks nanobodies te gebruiken, waren ze in staat om veel verschillende nanoporie-sensoren te maken, die een verscheidenheid aan eiwitten van verschillende groottes konden detecteren.

Het onderzoeksteam creëerde nanoporiën met daaraan gespecialiseerde nanobodies, die het Spike-eiwit van SARS-CoV-2 (het virus dat COVID-19 veroorzaakt) en een eiwitmarker voor borstkanker genaamd urokinase-type plasminogen activator (uPA) kunnen detecteren. , respectievelijk.

Door veranderingen in elektrische stromen te meten die worden veroorzaakt door de aanwezigheid van deze eiwitten, kunnen de onderzoekers individuele eiwitten vinden en identificeren en zelfs hun concentratie bepalen. Wat deze doorbraak nog opmerkelijker maakt, is dat de nanoporiën zeer nauwkeurig en gevoelig bleven, zelfs wanneer ze werden getest met complexe monsters zoals bloed.

Hoewel de nanoporiën onzichtbaar zijn voor het blote oog, is de betekenis van dit onderzoek voelbaar. De bestaande technologieën maakten de integratie van nanoporiën al mogelijk in een draagbaar apparaat dat gebruik kan maken van het vermogen van de nanoporiën om vloeistoffen te scannen op specifieke moleculen. Daarom kunnen we ons een toekomst voorstellen waarin patiënten ziekten zoals kanker of infectieziekten snel en nauwkeurig kunnen opsporen met een eenvoudige bloedtest. Dit kan leiden tot eerdere interventies, verbeterde behandelingsresultaten en algehele verbeterde gezondheidszorg.

Hoewel verdere studies en validatie nodig zijn voordat deze technologie algemeen beschikbaar komt, brengt de samenwerking tussen deze twee universiteiten ons een stap dichter bij deze realiteit. De doorbraak illustreert de kracht van wetenschappelijke samenwerking en innovatie bij het transformeren van de gezondheidszorg.