CT با دوز پایین، روش استاندارد طلایی برای تشخیص سرطان ریه در گروه‌های در معرض خطر، در کارآزمایی‌های بالینی، مرگ و میر ناشی از سرطان ریه را 20 تا 25 درصد کاهش داده است. دسترسی به این فناوری غربالگری، با این حال، می‌تواند در محیط‌های با منابع ضعیف محدود شود و منجر به مرگ و میر نامتناسب بالای سرطان ریه در چنین مناطقی شود. محققان موسسه فناوری ماساچوست (MIT) امیدواریم با توسعه یک آزمایش ساده بر اساس استنشاق حسگرهای نانوذرات، این نابرابری در تشخیص زودهنگام سرطان ریه برطرف شود.
تست غربالگری جدید، شرح داده شده در با پیشرفتهای علمییک پلت فرم تشخیصی بدون سوزن به نام PATROL است که سه ماژول را ادغام می کند: نانوحسگرهای مبتنی بر فعالیت (ABN). یک واحد استنشاق قابل حمل؛ و یک سنجش جریان جانبی مبتنی بر کاغذ چندگانه (LFA).
ABNها از نانوذرات پلیمری همراه با گزارشگرها، مانند بارکدهای DNA مصنوعی، از طریق بسترهای پپتیدی ساخته شده‌اند. برای شناسایی حداقل مجموعه ای از کاوشگرها با قدرت پیش بینی بالا، محققان کتابخانه ای از پپتیدهای کاندید را که پس از قرار گرفتن در معرض پروتئازهای مرتبط با سرطان جدا می شوند، بررسی کردند. آنها 20 پپتید را به عنوان نانوحسگرهای بالقوه انتخاب کردند و آزمایشاتی را روی موش انجام دادند تا ترکیبی از چهار ABN را شناسایی کنند که احتمالاً نتایج تشخیصی دقیقی را ارائه می دهد.
برای انجام آزمایش غربالگری، بیمار ABN ها را استنشاق می کند که به شکل ذرات معلق در هوا به اندازه میکرون برای بهینه سازی رسوب در ریه ها فرموله می شوند. اگر این نانوحسگرها با بیومارکرهای سرطانی مانند پروتئازهای مرتبط با سرطان ریه مواجه شوند، بارکدهای DNA از ذره جدا شده و وارد گردش خون می شوند و در نهایت در ادرار متمرکز می شوند. سپس می توان این گزارشگران را با استفاده از آزمایش ادرار مبتنی بر LFA شناسایی کرد.
برای تجزیه و تحلیل سریع نمونه‌های ادرار بدون نیاز به تجهیزات آزمایشگاهی پیچیده، تیم LFAs را توسعه داد که می‌تواند چهار بارکد DNA مختلف را روی یک نوار کاغذی در دمای اتاق اندازه‌گیری کند. و از آنجایی که نانوحسگرها با استفاده از نبولایزر یا استنشاق دستی تحویل داده می‌شوند، بیماران می‌توانند آزمایش PATROL را خود به خود در خانه انجام دهند.
ما واقعاً این روش را تحت فشار قرار دادیم تا در یک محیط با منابع کم در دسترس باشد، بنابراین ایده این بود که هیچ گونه پردازش نمونه انجام ندهیم، هیچ تقویتی انجام ندهیم، فقط بتوانیم نمونه را درست روی کاغذ قرار دهیم. نویسنده ارشد می گوید و آن را در 20 دقیقه بخوانید سانگیتا باتیا در بیانیه مطبوعاتی
محققان خاطرنشان می‌کنند که PATROL می‌تواند تأثیر قابل‌توجهی در کشورهای با درآمد پایین و متوسط که دسترسی گسترده به اسکنرهای سی تی ندارند، داشته باشد. نویسنده همکار می افزاید: «هدف ما ارائه روشی بود که بتواند سرطان را با ویژگی و حساسیت بالا تشخیص دهد، و همچنین آستانه دسترسی را کاهش دهد، به طوری که امیدواریم بتوانیم نابرابری منابع و نابرابری را در تشخیص زودهنگام سرطان ریه بهبود بخشیم.» کیان ژونگ.
در in vivo ارزیابی
محققان آزمایش کردند که آیا این نانوحسگرها می‌توانند سرطان ریه را در موش‌ها تشخیص دهند و حیوانات را 7.5 هفته پس از شروع تشکیل تومور بررسی کردند (احتمالاً با مرحله 1 یا 2 سرطان در انسان مرتبط است). آنها خاطرنشان می کنند که در حالی که استنشاق کننده های پودر خشک رسوب فوق العاده ای را در عمق ریه در انسان ارائه می دهند، اما برای جوندگان مناسب نیستند. بنابراین در عوض، موش ها را در یک برج استنشاقی قرار دادند و آنها را در معرض نانوحسگرهای سحابی شده قرار دادند.
دو ساعت پس از استنشاق ABN، محققان نمونه‌های ادرار حیوانات را جمع‌آوری کردند و با استفاده از طیف‌سنجی جرمی گزارشگران را اندازه‌گیری کردند. آنها دریافتند که بسترهایی که در معرض ریزمحیط تومور قرار می گیرند، بارکدهای DNA را وارد گردش خون می کنند و سیگنال های ادراری از هر چهار گزارشگر بین موش های حامل تومور و موش های سالم متفاوت است. استفاده از روش‌های الگوریتمی بدون نظارت، تمایز همه موش‌های حامل تومور را از همتایان سالم امکان‌پذیر کرد.
آنها به این نتیجه رسیدند که ABN های قابل استنشاق "قدرت قوی برای تشخیص زودهنگام آدنوکارسینوم ریه اتوکتون موش نشان می دهند".
استنشاق کنید و تشخیص دهید
در نهایت، محققان عملکرد کل پلت فرم PATROL «دم و تشخیص» را آزمایش کردند. آنها ABNهای رمزگذاری‌شده با DNA با قطر تقریباً 15 نانومتر را سنتز کردند و از همان مدل موش سرطان ریه و تحویل نبولایزر برای تأیید تشخیص گزارشگر DNA ادرار با استفاده از LFA استفاده کردند.
مقایسه غلظت ادراری هر بارکد، تفاوت‌های قابل‌توجهی را در برش سه مورد از پروب‌های گزارش‌شده (اما نه چهارم) بین موش‌های سالم و سرطان‌دار نشان داد. بازخوانی‌های ادراری شناسایی‌شده با LFA نسبت سیگنال به نویز مشابهی را با اندازه‌گیری‌های طیف‌سنجی جرمی نشان داد. مجدداً، الگوریتم‌های خوشه‌بندی بدون نظارت می‌توانند همه موش‌های مبتلا به سرطان ریه را در مراحل اولیه طبقه‌بندی کنند.
تجزیه و تحلیل مشخصه عملکرد گیرنده (ROC) نشان داد که سه تا از پروب‌ها به عنوان طبقه‌بندی‌کننده منفرد با مساحت زیر منحنی ROC (AUC) مقادیر 0.82، 0.88 و 0.85 عمل می‌کنند. ترکیب چهار پروب AUC را به 0.93 افزایش داد. با 100٪ ویژگی، LFA گزارشگران DNA را با حساسیت 75.2٪، قابل مقایسه با میکرو CT شناسایی کرد.
غربالگری سرطان ریه به طور چشمگیری بقای طولانی مدت را افزایش می دهد
این تیم همچنین مشخصات ایمنی ABN های قابل استنشاق را بررسی کرد و هیچ سمیت کلی یا گرفتگی عروق در موش ها هفت روز پس از تحویل یک دوز ABN از طریق نبولیزاسیون مشاهده نشد.
محققان نتیجه می‌گیرند: «در مجموع، PATROL دارای پتانسیل بالینی بزرگی است که نه تنها برای دستیابی به تشخیص حساس و خاص سرطان ریه در مراحل اولیه، بلکه برای امکان استقرار آسان در محیط‌های با منابع محدود است». سپس، آنها قصد دارند نمونه‌های بیوپسی انسانی را تجزیه و تحلیل کنند تا ببینند که آیا پنل‌های حسگر می‌توانند سرطان‌های انسانی را نیز تشخیص دهند، امیدواریم که آزمایش‌های بالینی روی بیماران انسانی انجام شود.
- محتوای مبتنی بر SEO و توزیع روابط عمومی. امروز تقویت شوید.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. به خودت قدرت بده دسترسی به اینجا.
- PlatoAiStream. هوش وب 3 دانش تقویت شده دسترسی به اینجا.
- PlatoESG. کربن ، CleanTech، انرژی، محیط، خورشیدی، مدیریت پسماند دسترسی به اینجا.
- PlatoHealth. هوش بیوتکنولوژی و آزمایشات بالینی. دسترسی به اینجا.
- منبع: https://physicsworld.com/a/inhalable-nanosensors-could-increase-access-to-lung-cancer-screening/
