Диагностика болезней с помощью биомаркеров — система раннего обнаружения заболевания, которая локализует недуг на той стадии, когда он легче всего поддается лечению. Биомаркеры — особые химические вещества, появление которых в организме сигнализирует о патогенном процессе, реакции на терапевтическое вмешательство или восстановлении нормальной деятельности. Однако пока такие технологии работают только в лабораторных условиях, требующих специальных сложных анализов.
Группа ученых из Йельского университета (США) разработала специальный сенсор – наноразмерные провода, которые регистрируют в крови и измеряют концентрации двух специфических биомаркеров – рака простаты и рака груди. Их исследование публикует Nature Nanotechnology.
«Наносенсоры являются предметами активных исследований последние десять лет, однако их обнаружение было весьма сложным лабораторным процессом, требующим разделения крови. Мы впервые предложили методику их выявления в цельной крови — сложном растворе, содержащем белки, ионы и другие затрудняющие детектирование вещества», — объяснил один из руководителей исследования профессор Марк Рид.
Чтобы решить проблему регистрации биомаркеров в цельной крови, исследователи разработали миниатюрное устройство, которое работает как фильтр-ловушка таких веществ.
В данном случае удается обнаружить специфические антигены рака простаты и рака груди. Устройство записывает данные об антигенах на чип, тогда как основная масса крови просто проходит через него. Такой механизм позволяет детектировать очень небольшие концентрации вещества (порядка пикограмма — 10--12 г — на миллиметр) с точностью до 10%. Эта концентрация аналогична крупинке соли, растворенной в бассейне.
До появления этой работы экспериментальные методики исследования на биомаркеры ограничивались лишь обнаружением определенного вещества в качественно значимой концентрации.
Ни точную концентрацию биомаркера, ни присутствие микроколичеств такого вещества в организме определять было нельзя.
Предложенная методика не только позволяет значительно повысить разрешение метода – точность определения количества вещества — но и позволяет уменьшить влияние фактора интерпретации данных оператором-лаборантом.
Кроме того, современные методики обнаружения биомаркеров являются весьма трудоемкими и дорогостоящими. Так, забранный у человека образец крови должен быть отправлен в специальную лабораторию. Там он сначала проходит центрифугирование, в ходе которого проходит частичное разделение многокомпонентной смеси, в частности, отделение плазмы. Затем полученный биоматериал подвергается длительному (несколько дней) химическому анализу. Детектор-нанопровод способен провести точный анализ за несколько минут. Ученые предполагают, что в будущем таким приспособлением могут пользоваться обычные врачи в поликлиниках, а анализ на возможное развитие раковых заболеваний будет проводиться в экспресс-режиме, почти как измерение температуры.
Медики планируют приспособить новое устройство к обследованиям на течение широкого спектра заболеваний — от рака яичников до сердечно-сосудистых патологий.
