Determinando a presença de câncer, bem como seu tipo e malignidade, é um processo estressante para os pacientes que pode levar até duas semanas para obter um diagnóstico. Com uma nova tecnologia - um biossensor para transporte de açúcar -, os pesquisadores da Michigan Technological University esperam reduzir esse período para minutos.

Uma equipe colaborativa de químicos e engenheiros da Michigan Tech estabelece as bases para essa visão em dois novos artigos. No jornal da Royal Society of Chemistry Comunicações Químicas , a equipe explica a ciência básica por trás das sondas multicoloridas que permitem direcionar o transportador de frutose relevante para o câncer, investigando a detecção baseada em imagem de células cancerosas. No jornal Biossensores , a equipe aborda os pedidos de detecção e diferenciação de câncer de mama não maligno, células cancerígenas pré-malignas e malignas.

Dois pesquisadores da Michigan Tech colaboraram nos estudos. Marina Tanasova, professor assistente de química, e Smitha Rao, professor assistente de engenharia biomédica, transformou uma reunião de escritório de 10 minutos em uma colaboração de dois anos construída em uma pequena sonda fluorescente que busca o transportador de frutose chamado GLUT5.

As células precisam de carboidratos; os transportadores facilitadores de glicose (GLUTs) trazem nutrientes para dentro e para fora das células. Quando as oscilações metabólicas entram em ação - digamos, a partir do desenvolvimento do câncer - a composição geral dos GLUTs muda de modo que mais ou menos GLUTs estão ativos. Transportadores de frutose como o GLUT5 são de interesse particular por causa da conexão direta entre a captação de frutose e o desenvolvimento de câncer, que também muda conforme o câncer progride e se torna maligno.

Em seus Comunicações Químicas papel, O relatório da equipe de Tanasova e Rao sobre o projeto e validação das sondas fluorescentes, chamado ManCous, observar a atividade de GLUT5 em uma célula; eles também documentam a fluorescência multicolorida que distingue as células ricas em GLUT5 daquelas deficientes em GLUT5. O seguimento Biossensores papel, fornece uma prova de princípio do uso dessas sondas como ferramentas para avaliar e comparar GLUT5 e a atividade metabólica de diferentes tipos de células, incluindo células normais e diferentes subtipos de câncer.

"Chegamos mais perto de uma triagem básica da composição de GLUT das células - uma que detecta o câncer e distingue o tipo, "Tanasova diz; acrescentando que embora o conceito seja elegante, desenvolver a tecnologia não é fácil. "Da ciência básica à aplicação, há muita transformação que precisa acontecer. "

Ao compreender melhor a ciência por trás dos transportadores de açúcar, a equipe está mais equipada para desenvolver tecnologia que capture uma impressão digital precisa e precisa de GLUT de células cancerosas.

"Esta sonda é como um canivete suíço, "Rao diz, explicando que a detecção do câncer não é o único uso para a sonda. "Quanto mais aprendemos sobre o câncer por meio dessas sondas, mais oportunidades temos de aplicá-los, o que significa mais chances de tratar diferentes tipos de câncer, espero curá-los, e pelo menos prevenir sua propagação e maximizar a distribuição de drogas. "

O que torna a sonda tão versátil é sua capacidade de não apenas procurar e destacar as células cancerosas, mas também para revelar as nuances metabólicas de diferentes estágios de desenvolvimento do câncer. Enquanto o câncer geralmente engole frutose, o GLUT5 e a atividade metabólica de substâncias não malignas, células de câncer de mama pré-malignas e malignas variam, que é o que Rao, Tanasova e sua equipe exploraram no Biossensores papel. Eles descobriram que as sondas ManCou permitem a análise paralela e a quantificação de GLUT5 e a atividade metabólica das células logo após um período de incubação de 10 minutos. As diferenças notáveis ​​na intensidade de fluorescência observada entre células normais e células cancerosas, bem como diferentes tipos de câncer, fornecem pontos importantes de diferenciação entre diferentes tipos de células e tornam essas sondas ferramentas promissoras para a detecção e diagnóstico de câncer.

A pesquisa ainda está no início, mas Tanasova e Rao têm uma visão clara dos próximos passos do projeto. O trabalho é altamente colaborativo e construído junto com os esforços de seus co-autores, incluindo estudantes de doutorado Srinivas Kannan e Vagarshak Begoyan, cientista pesquisador? ukasz J. Weseli? ski, junto com os alunos de pós-graduação Joseph Fedie, Shuai Xia e o estudante de graduação Alexis Ferrier.

A colaboração é contínua. A equipe de químicos - Tanasova, Begoyan e Weseli? Ski — planeja mergulhar mais fundo no mundo dos transportadores de frutose para expandir o que eles determinaram sobre o GLUT5 e fornecer acesso a sondas direcionadas a outros GLUTs. Há muito material a ser coberto para visualizar e quantificar cada transportador de GLUT na membrana celular. A equipe de engenheiros biomédicos - Rao e Kannan - concentra-se na avaliação de inúmeras aplicações dessas sondas, incluindo análise de biópsia padrão e empurrando a tecnologia para a prática clínica por meio do desenvolvimento de um dispositivo de detecção de câncer no local de atendimento.

Como diz Rao, a equipe está moldando seus blocos de Lego para que possam construir no futuro. Refinar a detecção e o tratamento de doenças continua a ser a força motriz por trás dessa colaboração interdisciplinar. A ideia abrangente continua a se concentrar em pegar transportadores de açúcar e usá-los como uma porta de entrada para entender melhor a natureza do câncer.