Диагностику рака упростили до бумажных тест-полосок

Специалисты из Массачусетского технологического института (MIT) разработали простой и дешевый метод экспресс-тестирования на онкологические заболевания. Диагностика рака, по аналогии с тестом на беременность, осуществляется с помощью образца мочи и бумажной тест-полоски, а ее результат готов уже через несколько минут. Работа опубликована 24 февраля в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

В 2012 году группа под руководством Сангиты Бхатия (Sangeeta Bhatia) представила концепцию диагностики неинфекционных заболеваний с помощью синтетических биомаркеров, усиливающих сигналы от протеаз – ферментов, расщепляющих пептидную связь между аминокислотами в белках. В частности, речь идет об опухолевых матриксных металлопротеиназах (MMP), обеспечивающих разрушение белков внеклеточного матрикса и миграцию раковых клеток.

Бхатия и ее коллеги создали наночастицы, покрытые специфическими пептидными субстратами, с которыми связываются опухолевые MMP. Попадая в организм, такие наночастицы пассивно стекаются в места скопления раковых клеток, где опухолевые MMP расщепляют их поверхностные пептиды. Наночастицы с продуктами расщепления накапливаются в почках и затем выводятся с мочой. Их можно выявить с помощью масс-спектрометра, однако ученые упростили этот процесс, адаптировав частицы таким образом, чтобы их можно было обнаруживать визуально с помощью «сэндвич»-метода, применяемого в тест-системах для иммуноферментной диагностики различных инфекций, а также в бумажных тестах на беременность.

На поверхности тест-полосок из нитроцеллюлозы находятся антитела к покрывающим наночастицы пептидам – продуктам расщепления опухолевыми протеазами. После того, как полоску окунают в образец мочи, содержащий антиген, он связывается антителом, а затем, по мере впитывания жидкости в бумагу, достигает нескольких невидимых тестовых линий, содержащих специфические антитела к различным меченым ферментам, связанным с пептидами. Если одна из линий становится видимой, это означает, что искомый пептид присутствует в моче. Авторы указывают, что эта технология может быть модифицирована для выявления различных типов пептидов, характерных для различных видов или стадий болезни.

Метод был успешно протестирован на мышиной модели с помощью синтетических биомаркеров, адаптированных для выявления колоректального рака. Кроме того, с помощью подобной технологии авторам удалось диагностировать тромбоз кровеносных сосудов, что говорит о том, что метод, не требующий дорогостоящего оборудования и обученного персонала, а только наличия образца мочи и бумажных тест-полосок, может быть применен и для экспресс-диагностики сердечно-сосудистых заболеваний.        

Как полагает Бхатия, у предложенного метода большое будущее в развивающихся странах. Ее группа уже получила грант на разработку бизнес-плана по коммерциализации метода и началу его клинических испытаний.