Нова методика діагностики метастазів раку використовує нанозонди оригамі

Інженери Johns Hopkins створили новий оптичний інструмент, який може покращити зображення раку. Їхній підхід під назвою SPECTRA використовує крихітні нанозонди, які світяться, коли вони приєднуються до агресивних ракових клітин, допомагаючи клініцистам розрізняти локалізований рак від метастатичного та потенційно поширюваного по всьому тілу.

«Наші результати показують, що SPECTRA має величезний потенціал для виявлення раку та візуалізації», — сказав керівник групи Ішан Барман, професор машинобудування в Інженерній школі Уайтинга. «Ми даємо клініцистам більш потужний інструмент, який може виявити ракові клітини раніше й точніше, ніж будь-коли». Дослідження команди опубліковано в Advanced Functional Materials.

Масштабований і економічно ефективніший, ніж сучасні методи, SPECTRA використовує першу у своєму роді комбінацію: раманівську спектроскопію, яка використовує розсіювання лазерного світла для отримання детальної інформації про молекулярні коливання, і ДНК-оригамі, яка передбачає згортання ДНК у певні форми, як у японському мистецтві складання паперу.

Команда використовувала складену ДНК як каркас для створення точно організованих плазмонних наночастинок, репортерів Рамана (молекула, яка виробляє сильний сигнал при аналізі за допомогою спектроскопії Рамана) і послідовностей ДНК, націлених на рак. Потім ці багатофункціональні нанозонди випробували на ракових клітинах.

Команда виявила, що на відміну від КТ або МРТ, які можуть вказувати на наявність пухлини, але не на специфічні молекулярні сигнатури, які можуть попередити лікарів про поточні або загрозливі метастази, SPECTRA ефективно і послідовно зв’язується з метастатичними клітинами раку передміхурової залози DU145 і навіть диференціює їх і неметастатичні клітини.

Крім того, дослідники вибрали репортер Рамана — сигнальну молекулу, яка створює активний і чіткий сигнал у діапазоні, який чітко виділявся на фоні нормальної тканини, допомагаючи клініцистам точніше локалізувати захворювання.

«Це розумна конструкція, яка забезпечує високе покращення сигналу комбінаційного розсіювання та є однорідною», — сказав член команди Сваті Танвар, докторант з машинобудування. «Він може відрізнити агресивні ракові клітини від неагресивних на основі інтенсивності сигналу. У пухлині, якщо 10% клітин агресивні, а 90% неагресивні, 10% засвітяться і дадуть дуже високий сигнал. сигнал.»

Танвар сказав, що кожен ланцюг ДНК в каркасі оригамі має унікальну послідовність і займає певне положення в складеній наноструктурі оригамі. Таке ретельне розташування сприяло створенню багатофункціонального нанозонда SPECTRA.

«Раманівська спектроскопія — це інструмент для зняття молекулярних відбитків, — сказав член команди Лінтонг Ву, доктор філософії. студент машинобудування. «Молекули можуть виглядати схожими на відстані, але за допомогою раманівської спектроскопії вони показують різні піки та сигнали по всьому спектру».