Przełomowe badania przeprowadzone na Uniwersytecie Florydy i Narodowym Uniwersytecie Yang Ming Chiao Tung na Tajwanie doprowadziły do ​​opracowania ręcznego urządzenia wykrywającego biomarkery raka piersi w ślinie.

Konstrukcja biosensora, w którym wykorzystuje się powszechnie dostępne komponenty, takie jak paski do pomiaru poziomu glukozy oraz platforma sprzętowo-programowa typu open source Arduino, może zmienić diagnostykę przesiewową w kierunku tej choroby. Szczegóły jego rozwoju opublikowano niedawno w czasopiśmie „ Journal of Vacuum Science & Technology B.

„Naszym celem jest zapewnienie każdemu, niezależnie od sytuacji, możliwości poddania się badaniom przesiewowym w kierunku raka piersi. Umożliwiając wczesne wykrywanie za pomocą naszego biosensora, ludzie mogą aktywnie monitorować swój stan zdrowia i identyfikować potencjalne wskaźniki raka na najwcześniejszym etapie” – mówi główna autorka, Hsiao-Hsuan Wan z Wydziału Inżynierii Chemicznej Uniwersytetu Florydy. Wewnątrz medycyny precyzyjnej.

Raka piersi tradycyjnie diagnozuje się na podstawie mammografii, rezonansu magnetycznego i biopsji, ale Wan zwraca uwagę, że ograniczenia finansowe i odległości geograficzne oznaczają, że technologie te często nie są dostępne w krajach rozwijających się.

„Naszym celem jest opracowanie nieinwazyjnego biosensora na bazie śliny do badań przesiewowych w kierunku raka piersi, który nie tylko przezwycięży powszechne ograniczenia finansowe i geograficzne, ale także zrewolucjonizuje proces badań przesiewowych” – powiedziała.

Urządzenie do badań przesiewowych opiera się na dostępnych na rynku paskach, takich jak te stosowane w badaniach glukozy, które są funkcjonalizowane przeciwciałami swoistymi dla dwóch białek związanych z rakiem piersi: HER2 i CA15-3.

HER2 (znany również jako ERBB2) to białko, które odgrywa znaczącą rolę w prawidłowym wzroście i podziale komórek, ale ulega nadekspresji w około 15–20% przypadków raka piersi. Ta nadekspresja wiąże się z agresywnym wzrostem guza, większą częstością nawrotów i gorszym rokowaniem. CA15-3 jest antygenem nowotworowym, który można wykryć we krwi niektórych pacjentów z rakiem piersi. Podwyższony poziom CA15-3 może wskazywać na obecność komórek nowotworowych i może być stosowany jako narzędzie uzupełniające wraz z innymi testami diagnostycznymi i technikami obrazowymi w celu monitorowania postępu choroby. Obydwa białka można obecnie wykryć w surowicy za pomocą testów ELISA, a wiadomo, że ich stężenia w surowicy korelują z poziomami obecnymi w ślinie.

Nowy test polega na wprowadzeniu próbki śliny do mikrokanału na paskach testowych, a następnie przyłożeniu impulsu napięcia do elektrod na pasku i dołączonej do niego płytce drukowanej (PCB). Wan wyjaśnił, że ładunki na tych elektrodach zmieniają się w odpowiedzi na stężenie białka w roztworze próbki. Wynikowy sygnał z paska jest wzmacniany, a następnie przekształcany na odczyty cyfrowe, co ułatwia użytkownikom interpretację wyników.

Wan i zespół skalibrowali testy, rozcieńczając docelowe białka w sztucznej ślinie. Pokazało to, że granice wykrywalności obu biomarkerów były od sześciu do siedmiu rzędów wielkości niższe niż te osiągane w przypadku złotych standardów testów ELISA. Test śliny może wykryć zaledwie 1 fg/ml białka, podczas gdy testy ELISA mają dolną granicę wykrywalności w zakresie 1–4 ng/ml.

Naukowcy ocenili także test na 17 próbkach śliny od kobiet chorych na raka piersi i czterech próbkach pobranych od zdrowych ochotniczek i wykazali, że pozwala on dokładnie rozróżnić osoby chore na raka i zdrowe.

Zwracają również uwagę, że skuteczność ich nowatorskiej techniki podkreśla szybki czas badania wynoszący mniej niż 15 ms i minimalne zapotrzebowanie na próbkę wynoszące zaledwie 3 µl śliny.

Wan i zespół złożyli teraz propozycję do Narodowych Instytutów Zdrowia, mając nadzieję, że zabezpieczą one fundusze na postęp badań. Planują ocenić test na większej próbie i udoskonalić swoją metodologię, aby zwiększyć dokładność.

Docelowo mają nadzieję wprowadzić test na rynek kliniczny i aktywnie poszukują partnerstwa z firmami w celu wsparcia produkcji. „Dzięki PCB wielokrotnego użytku kosztującej zaledwie 5 dolarów i paskom kosztującym zaledwie kilka centów za sztukę, produkcja i komercjalizacja stają się wykonalne” – powiedział Wan. „Połączenie przystępności cenowej i wysokiej skuteczności tej techniki czyni ją atrakcyjną perspektywą dla masowej produkcji i dystrybucji”.

Inicjatywa ta mogłaby „demokratyzować badania przesiewowe w kierunku raka piersi”, ale Wan i współpracownicy nie planują poprzestać na raku piersi. Wykorzystują podobne podejście do opracowania testu przesiewowego na raka jamy ustnej, a poprzednie badanie wykazało skuteczne zastosowanie techniki wykrywania troponiny, kluczowego wskaźnika zawału serca. Plany na przyszłość obejmują rozszerzenie badań na boreliozę i pryszczycę.