Onderzoekers ontwikkelen gemagnetiseerde nanobeads om kanker in een vroeg stadium te detecteren

Onderzoekers van de Griffith University hebben een nieuwe manier ontwikkeld om biomarkers voor kanker te detecteren die kunnen helpen bij het diagnosticeren van ziekte in een vroeg stadium.

Onder leiding van universitair hoofddocent Muhammad Shiddiky van het Queensland Micro and Nanotechnology Centre en professor Bernd Rehm, directeur van het Centre for Cell Factories and Biopolymers van het Griffith Institute for Drug Discovery, ontwierp het onderzoeksteam een ​​goedkope en gevoelige manier om eierstokkanker en andere ziekten met behulp van een nieuwe klasse van superparamagnetische nanomaterialen.

Ze hebben celfabrieken ontwikkeld om nanobeads te assembleren met magnetische eigenschappen die zich binden aan specifieke doelwitantilichamen. Vervolgens werden de gemagnetiseerde nanobeads toegevoegd aan eierstokkankercellen om gemethyleerd DNA en exosomen (cellen) te vangen om kanker te detecteren.

“Omdat de nanomaterialen kunnen worden ontwikkeld op basis van de behoefte om een ​​bepaald ziektetype te detecteren, zijn ze zeer flexibel en kunnen ze worden afgestemd op bijna elk soort biologische moleculen die relevant zijn voor het detecteren van specifieke ziekten”, zei professor Shiddiky.

“Zodra de ziektemoleculen zijn ‘gevangen’ door het nanomateriaal, kunnen ze gemakkelijk worden geïsoleerd en gescheiden van lichaamsvloeistoffen met behulp van een eenvoudige magneet.”

Hij zei dat de methode sneller, nauwkeuriger en goedkoper was in vergelijking met de huidige detectiemethoden en dat de nanobeads op hoog volume kunnen worden geproduceerd in industriële celfabrieken, waardoor de analysekosten worden verlaagd.

“De tweestapsstrategie maakt gebruik van nanobeads om de kankerbiomarkers, zoals gemethyleerd DNA of exosomen, magnetisch te isoleren uit bloed- of weefselmonsters die zijn verzameld bij kankerpatiënten.

“Het principe van detectie van deze biomarkers is gebaseerd op de specificiteit van antilichamen tussen het antilichaam en de doelmoleculen.”

Hier vertegenwoordigen exosomen op eiwit gebaseerde biomarkers, terwijl gemethyleerd DNA op DNA gebaseerde biomarkers vertegenwoordigt.

“Deze methode vertegenwoordigt een diagnostisch platform dat kan worden aangepast aan een grotere verscheidenheid aan op eiwitten en DNA gebaseerde biomarkers om de diagnose van verschillende ziekten mogelijk te maken.”

Professor Rehm zei dat de vraag naar point-of-care diagnostiek en monitoring snel toenam met de toename van de prevalentie van chronische ziekten, zorgkosten en onvervulde zorgbehoeften.

“Er zijn enorme onderzoeksinspanningen gestoken in de ontwikkeling van technologieën die kanker in een vroeg stadium kunnen detecteren”, zei hij.

“De grootste uitdaging waarmee veel gezondheidssystemen worden geconfronteerd, is echter het vinden van een methode die goedkoop, snel en nauwkeurig is. Deze nanomaterialen kunnen een manier zijn om sommige van deze uitdagingen het hoofd te bieden.”

Hij zei dat de meeste conventionele diagnostische methoden dure biologische kits gebruikten en vertrouwden op geavanceerde apparatuur, waardoor het gebruik ervan in ontwikkelingslanden en andere arme omgevingen werd beperkt.

“Vroegtijdige diagnose van kanker is van cruciaal belang voor een effectievere behandeling die de prognose van patiënten sterk verbetert, dus het is belangrijk om veelzijdige diagnostische platformtechnologieën te ontwikkelen die specifiek en gevoelig zijn voor het detecteren van kanker.”

Het onderzoek is gepubliceerd in ACS toegepaste materialen en interfaces.