Атомно-силовую микроскопию приспособили для диагностики рака

Атомно-силовую микроскопию приспособили для диагностики рака

Швейцарские ученые разработали наномеханический датчик для быстрой и простой диагностики формы меланомы. Принцип его работы напоминает атомно-силовой микроскоп. Отчет о работе опубликован в журнале Nano Letters.

Меланома — это злокачественное новообразование из пигментных клеток (меланоцитов). Она представляет собой наиболее опасную форму рака кожи, ежегодно поражающую более 200 тысяч и уносящую жизни более 50 тысяч жителей Земли. Примерно в половине случаев в клетки опухоли носят мутацию гена BRAF, обозначаемую BRAFV600E. В последние годы были разработаны биопрепараты (такие как вемурафениб), селективно ингибирующие мутантную форму белка. Они продлевают жизнь пациентов эффективнее и с меньшим количеством побочных эффектов, чем обычная химиотерапия, но их назначение требует точной диагностики формы меланомы. В настоящее время BRAFV600E выявляют методом ПЦР биоптата в реальном времени с последующим секвенированием ДНК. Такая диагностика занимает много времени, дорого стоит и часто приводит к ложноположительным результатам.

Чтобы упростить диагностику мутации, сотрудники Университетов Базеля и Лозанны разработали датчик с набором титаново-золотых кантилеверов (микроэлектромеханических зондов), которые аналогичны применяемым в атомно-силовой микроскопии. На поверхности этих зондов ковалентно связаны самособирающиеся слои небольших одноцепочечных ДНК из 18 нуклеотидов, которые комплементарны участкам РНК опухоли, содержащими искомую мутацию (РНК выбрали для диагностики, поскольку в клетке ее содержится больше, а также гетеродимер РНК/ДНК оказывает на зонд большее давление, чем гомодимер ДНК/ДНК). Контрольные зонды содержат слои олигонуклеотидов, комплементарных обычной форме BRAF, а также неспецифичные последовательности полиаденозилцитозина.

При нанесении на датчик специально подготовленной РНК из биоптатов пациента ее фрагменты с мутацией гибридизуются с соответствующими олигонуклеотидами. Возникающие стерические и ионные силы отклоняют кантилеверы, и по степени этого отклонения можно судить о присутствии мутантного гена, обычного его варианта или их обоих (одна и та же опухоль может содержать клетки с разными типами BRAF).

Эксперименты с клеточными линиями показали, что методика способна выявлять BRAFV600E, если его доля составляет хотя бы пять процентов от всех копий гена в образце. В пилотном клиническом испытании с участием девяти пациентов диагностическая система смогла выявить мутантные образцы опухолей с точностью, не уступающей традиционной методике. При этом для проведения анализа не требуются ПЦР-амплификация или использование меченых молекул, а в качестве материала подходят как свежие, так и зафиксированные формалином или парафином образцы тканей.

Руководителем работы стал Кристоф Гербер — один из разработчиков атомно-силовой микроскопии (за это ему с соавторами в 2016 году присудили Премию Кавли в области нанонаук). «Тридцать лет назад мы не могли предвидеть, что наша технология однажды придет в клинику для нужд персонализированной медицины», — сказал он.

Исследователи отмечают, что разработанная методика может послужить для диагностики других опухолей и мутаций. К настоящему времени лаборатории Гербера удалось применить ее для анализа взаимодействия антигенов с антителами, ДНК с факторами транскрипции и антибиотиков с бактериями. Кроме того, ее адаптировали для изучения транскрипционной активности генов и функций трансмебранных белков.

Атомно-силовая микроскопия (модификация сканирующей туннельной микроскопии, созданная в 1982 году) позволяет с помощью кантилевера анализировать рельеф поверхностей с разрешением от нанометров до единичных атомов. Этот метод исследования широко применяется в физике, химии, биологии и смежных дисциплинах.

Олег Лищук

N+1

Похожие новости:
Нанобиочип даёт надежду онкологическим больным
Совершенно новый диагностический инструмен для раннего выявления рака ротовой полости - нано-биочип, был разработан командой американских учёных под руководством профессора Джона Макдевитта в Университете Райса, Хьюстон, штат Техас, сообщает нам Dentistry.co.uk. Высокочувствительный датчик, очень похожий на зубную щётку, ..
2011-11-8 1842 0 Технология
0
Лекарство от СПИДа подавляет агрессивный рак груди
Ученые сделали сенсационное открытие. Возможно, вскоре вирус коровьей оспы сможет спасти больных агрессивной формой рака груди. Кстати, возбудитель оспы - препарат нельфинавир, который использовали в опыте, также подавляет и ВИЧ. Тесты, проведенные исследователями Стэнфордского Университета, ..
2012-10-7 2223 0 Технология
0
Лазеры увеличили чувствительность микроскопов в 20 раз
Благодаря лазерам чувствительность электронных микроскопов выросла в 20 раз. Теперь эти устройства смогут «ощутить» вес даже одного-единственного вируса (он примерно в 100 миллиардов раз легче комара). О новом изобретении сообщается в журнале Nature Communications. Атомно-силовые микроскопы собирают информацию о рельефе измеряемой поверхности ..
2014-08-18 1279 0 Технология
0
Во Владивостоке построят центр ПЭТ-диагностики
Во Владивостоке планируется создать центр позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ), позволяющей на ранних стадиях диагностировать онкологические заболевания. Соответствующий меморандум в рамках ВЭФ-2015 подписали «Роснано», «Росатом», администрация Приморского края и Дальневосточный федеральный университет (ДВФУ), передает ТАСС. По словам ..
2015-09-08 2362 0 Технология
1
Новый метод лечения рака основанный на нанотехнологиях
Обычно, лечение рака сопровождается множеством побочных действий, таких как тошнота и рвота. Интенсивность побочных эффектов настолько остра, что она представляет собой некие устрашающие факторы, сдерживающие дальнейшее лечение. Причиной этих эффектов является то, что существующие методики лечения ..
2012-06-10 5556 0 Технология
0
Магнитную информацию записали в индивидуальную молекулу
Ученые показали, что благодаря использованию органической оболочки носителями магнитной информации могут быть индивидуальные атомы железа. Работа опубликована в журнале Nature Communication, ее краткое содержание приводится на сайте Технологического института в Карсшуле. Современные технологии записи на магнитные носители ..
2012-07-5 1409 0 Технология
0
Терагерцовую микроскопию приспособили для изучения нанообъектов
Разрешение лазерной терагерцовой эмиссионной микроскопии удалось довести до 20 нанометров. Такого эффекта физики из США и Дании смогли добиться, дополнив терагерцовый микроскоп ближнепольным зондом, что повысило его разрешающую способность сразу на три порядка. Работа опубликована в ACS Photonics.Лазерная терагерцовая эмиссионная микроскопия используется ..
2017-10-26 8975 0 Технология
0
Онкология не будет приводить к смерти за считанные месяцы
Историческая революция в медицине. В ближайшие годы рак из смертного приговора может стать хронической болезнью, протекающей долгие годы, как это уже произошло с ВИЧ. Такое возможно благодаря новому революционному лечению. Через пять-десять лет эксперты будут способны расшифровать ДНК раковых клеток ..
2013-01-30 1725 0 Технология
0
Разработана гидрогелевая наноплатформа для диагностики и лечения рака
Международная группа ученых разработала метод борьбы с опухолями при помощи гидрогеля из бактериофагов и золотых наночастиц. Отчет о работе опубликован в Proceedings of the National Academy of Sciences. Исследователи из Японии, Германии и США решили использовать бактериофаги в разработке наноплатформы для прицельного выявления и терапии злокачественных новообразований. Преимущества ..
2016-02-18 1756 0 Технология
1
Физики разработали фемтосекундную микроскопию для электромагнитных полей
Физики из Университета Людвига Максимилиана разработали новую методику электронной микроскопии, которая позволяет увидеть сверхбыстрые колебания электромагнитного поля. Ученые проверили ее, проанализировав изменения в электронном поле, которые происходят при взаимодействии метаматериалов с видимым светом. По словам авторов, новый метод микроскопии ..
2016-07-25 2384 0 Технология
1
Ученые нашли новый способ борьбы с раком легких
Почти миллион человек ежегодно умирает от рака легких и Всемирная организация здравоохранения ожидает, что уровень смертности будет продолжать расти, поскольку все больше людей начинают курить. Однако, исследователям удалось сделать важный шаг в борьбе с этой болезнью и спасением ..
2014-06-02 3081 0 Технология
0
Нанотехнологии помогут быстро выявить заболевания
Недавнее исследование, проведенное учеными Университета Кентукки, выявило новый способ точного определения диагноза на ранних этапах.Исследование, результаты которого были опубликованы в онлайн-версии научного журнала ACS Nano, проводилось под руководством Пэйсюаня Го, профессора нанобиотехнологии онкологического центра Марки ..
2012-05-25 1744 0 Технология
0
Японцы создают компьютер для разработки лекарств против рака
Специалисты из японского Института физико-химических исследований (RIKEN) планируют построить самый быстрый в мире суперкомпьютер, который позволит разрабатывать препараты для борьбы с раком, сообщает во вторник японское издание Japan Daily Press.Компьютер будет использоваться для анализа структуры белков. Новая ..
2014-01-14 1919 0 Технология
0
Австралийские ученые создали революционное лекарство от рака
Как сообщает издание Sydney Morning Herald, австралийские ученые создали революционное лекарство от рака. «Препарат вызывает разрушение каркаса раковой клетки, и этот процесс протекает достаточно быстро. При этом здоровые клетки остаются нетронутыми», — объясняет лидер исследовательской ..
2013-08-15 4549 2 Технология
0
Лекарство от рака груди способно подавлять другие опухоли
Препарат, обычно используемый при лечении рака молочной железы, оказался не таким простым: он ещё может предотвращать распространение онкологического недуга по организму. К такому выводу пришли учёные из Университета Лидса (Великобритания). Речь идёт о гелданамицине, который известен тем, что атакует белок, ..
2012-11-9 2172 0 Технология
2