Внеклеточные везикулы, или экзосомы — это наночастицы, выделяемые клетками. Они большие и имеют слабый заряд. Наша технология разработана специально для этих частиц, используя их особенности. Об этом говорит Хсуэ-Чиа Чанг, профессор Байерского факультета химической и биомолекулярной инженерии в Нотр-Даме и ведущий автор исследования о диагностике, опубликованного в Communications Biology.

Исследователи хотели разработать процесс, который позволил бы различать активные и неактивные EGFR, а также создать технологию для обнаружения активных EGFR на внеклеточных везикулах из образцов крови.

Для этого они создали биочип с электрокинетическим сенсором размером с шариковую ручку. Антитела на сенсоре могут образовывать множество связей с одной и той же внеклеточной везикулой, что повышает чувствительность и селективность диагностики.

Синтетические наночастицы диоксида кремния «сообщают» о наличии активных EGFR. Они несут высокий отрицательный заряд, и при их обнаружении наблюдается сдвиг напряжения, указывающий на наличие глиобластомы у пациента.

Электрокинетический датчик работает по особой стратегии определения заряда. Это позволяет минимизировать помехи, которые возникают при использовании современных сенсорных технологий, основанных на электрохимических реакциях или флуоресценции.

Сатьяджиоти Сенапати, доцент кафедры химической и биомолекулярной инженерии в Нотр-Даме и соавтор исследования, отмечает уникальность метода:

Мы можем напрямую загружать кровь без предварительной обработки для выделения внеклеточных везикул. Наш датчик не реагирует на другие частицы или молекулы. Он демонстрирует низкий уровень шума и делает наш датчик более чувствительным для обнаружения заболеваний, чем другие технологии.

Устройство состоит из трёх частей: автоматизированного интерфейса, прототипа портативной машины для ввода материалов и биочипа.

Для каждого теста нужен новый биочип, а интерфейс и прототип можно использовать много раз. На проведение теста нужно менее часа и всего 100 микролитров крови. Стоимость изготовления биочипа — менее 2 долларов.

Это диагностическое устройство было разработано для глиобластомы, но его можно адаптировать и для других типов биологических наночастиц. Это позволит использовать технологию для обнаружения различных биомаркеров других заболеваний.

Чанг рассказал, что команда исследует технологию для диагностики рака поджелудочной железы и, возможно, других заболеваний, таких как сердечно-сосудистые заболевания, деменция и эпилепсия.

Наша методика не специфична для глиобластомы. Начать с неё было особенно уместно из-за её опасности и отсутствия тестов для раннего скрининга, — говорит Чанг.

Мы надеемся, что шансы на выживание возрастут, если раннее обнаружение станет более реальным.