血液検査で1時間以内に脳腫瘍を診断できる

研究者らは、急速に進行し治癒不可能な脳腫瘍である神経膠芽腫を1時間以内に診断できる新しい自動装置を開発した。

平均的な神経膠芽腫患者 生き残る 診断後12〜18か月。

この診断の核心は、電気運動技術を使用してバイオマーカー、つまり活性上皮成長因子受容体（EGFR）を検出するバイオチップです。EGFRは、神経膠芽腫などの特定の癌で過剰発現し、細胞外小胞に見られます。

「細胞外小胞またはエクソソームは、細胞から分泌されるユニークなナノ粒子です。分子の10〜50倍の大きさで、電荷が弱いです。私たちの技術は、これらのナノ粒子のために特別に設計されており、その特徴をうまく利用しています」と、ノートルダム大学の化学および生体分子工学教授で、2010年に発表された診断に関する研究の主著者であるシュエ・チア・チャン氏は言う。 コミュニケーション生物学。

研究者にとっての課題は2つありました。活性EGFRと非活性EGFRを区別できるプロセスを開発することと、血液サンプルの細胞外小胞上の活性EGFRを高感度かつ選択的に検出できる診断技術を創り出すことです。

これを実現するために、研究者らはボールペンのボールほどの大きさの安価な電気運動センサーを使用するバイオチップを開発しました。細胞外小胞の大きさにより、センサー上の抗体は同じ細胞外小胞に複数の結合を形成することができます。この方法により、診断の感度と選択性が大幅に向上します。

次に、合成シリカナノ粒子は、捕捉された細胞外小胞上の活性 EGFR の存在を「報告」し、高い負電荷をもたらします。活性 EGFR を含む細胞外小胞が存在する場合、電圧シフトが見られ、患者に神経膠芽腫が存在することを示します。

この電荷検知戦略は、電気化学反応や蛍光を使用する現在のセンサー技術で一般的な干渉を最小限に抑えます。

「私たちの電気運動センサーにより、他の診断法ではできないことが可能になります」と、ノートルダム大学の化学・生体分子工学研究准教授で、この研究の共著者でもあるサティアジョティ・セナパティ氏は言う。

「当社のセンサーは他の粒子や分子の影響を受けないため、細胞外小胞を分離するための前処理をせずに血液を直接注入することができます。ノイズが少なく、他の技術よりも病気の検出感度が高くなります。」

このデバイスは、自動化インターフェース、検査を実行するための材料を投与するポータブル マシンのプロトタイプ、およびバイオチップの 3 つの部分で構成されています。検査ごとに新しいバイオチップが必要ですが、自動化インターフェースとプロトタイプは再利用できます。

1 回の検査には 1 時間もかからず、必要な血液はわずか 100 マイクロリットルです。バイオチップ 1 個あたりの材料費は 2 ドル未満です。

この診断装置は神経膠芽腫用に開発されたが、研究者らは他の種類の生物学的ナノ粒子にも応用できると述べている。これにより、この技術が他の疾患のさまざまなバイオマーカーを検出する可能性が開かれる。チャン氏は、研究チームがこの技術を神経膠芽腫の診断に応用することを検討していると述べた。 膵臓 がんや、心血管疾患、認知症、てんかんなどの他の疾患を引き起こす可能性もあります。

「私たちの技術は膠芽腫に特有のものではないが、この病気の致死率の高さと早期スクリーニング検査が不足していることから、この病気から始めるのが特に適切だった」とチャン氏は言う。

「早期発見がより可能になれば、生存の可能性が高まると期待しています。」

オーストラリアのメルボルンにあるオリビア・ニュートン・ジョンがん研究所の脳腫瘍研究センターが、この装置の試験用の血液サンプルを提供した。

チャン氏とセナパティ氏に加えて、ノートルダム大学、ヴァンダービルト大学、オリビア・ニュートン・ジョン癌研究所、ラ・トローブ大学からも協力者がいる。

この研究の資金は国立衛生研究所共通基金から提供された。

ソース： ノートルダム大学