p Um novo dispositivo de diagnóstico ultrassensível inventado por pesquisadores da Universidade de Kansas, O Centro de Câncer da Universidade de Kansas e o Centro Médico KU podem permitir que os médicos detectem o câncer rapidamente a partir de uma gota de sangue ou plasma, levando a intervenções mais oportunas e melhores resultados para os pacientes. p O "lab-on-a-chip" para análise de "biópsia líquida", relatado hoje em Nature Biomedical Engineering , detecta exossomos - pequenas parcelas de informações biológicas produzidas por células tumorais para estimular o crescimento ou metástase do tumor.

p "Historicamente, as pessoas pensavam que os exossomos eram como 'sacos de lixo' que as células poderiam usar para despejar conteúdos celulares indesejados, "disse o autor principal Yong Zeng, Docking Family Scholar e professor associado de química na KU. "Mas na última década, os cientistas perceberam que eles eram bastante úteis para enviar mensagens às células receptoras e comunicar informações moleculares importantes em muitas funções biológicas. Basicamente, os tumores enviam exossomos que empacotam moléculas ativas que refletem as características biológicas das células parentais. Enquanto todas as células produzem exossomos, as células tumorais são realmente ativas em comparação com as células normais. "

p A principal inovação do novo lab-on-a-chip é um método de nanoengenharia 3-D que mistura e detecta elementos biológicos com base em um padrão de espinha de peixe comumente encontrado na natureza, empurrar exossomos em contato com a superfície de detecção do chip com muito mais eficiência em um processo chamado "transferência de massa".

p "As pessoas desenvolveram ideias inteligentes para melhorar a transferência de massa em canais em microescala, mas quando as partículas estão se movendo mais perto da superfície do sensor, eles são separados por uma pequena lacuna de líquido que cria uma resistência hidrodinâmica crescente, "Zeng disse." Aqui, desenvolvemos uma estrutura em espinha de peixe nanoporosa 3-D que pode drenar o líquido nessa lacuna para colocar as partículas em contato rígido com a superfície, onde as sondas podem reconhecê-las e capturá-las. "

p Zeng comparou os nanoporos do chip a um milhão de pequenas pias de cozinha:"Se você tiver uma pia cheia de água e muitas bolas flutuando na superfície, como você coloca todas as bolas em contato com o fundo da pia onde os sensores podem analisá-las? A maneira mais fácil é drenar a água. "

p Para desenvolver e testar o dispositivo microfluídico pioneiro, Zeng se juntou a um especialista em biomarcador de tumor e o vice-diretor do KU Cancer Center, Andrew Godwin, no Departamento de Patologia e Medicina Laboratorial do KU Medical Center, bem como a estudante de graduação Ashley Tetlow no Laboratório de Descoberta de Biomarcadores de Godwin. Os colaboradores testaram o design do chip usando amostras clínicas de pacientes com câncer de ovário, encontrar o chip pode detectar a presença de câncer em uma quantidade minúscula de plasma.

p "Nossos estudos colaborativos continuam a dar frutos e avançar em uma área crucial na pesquisa do câncer e no atendimento ao paciente - a saber, ferramentas inovadoras para detecção precoce, "disse Godwin, que atua como Ilustre Presidente do Chanceler e Professor em Ciências Biomédicas e professor e diretor de oncologia molecular, patologia e medicina laboratorial no KU Medical Center. "Esta área de estudo é especialmente importante para cânceres como o ovário, dado que a grande maioria das mulheres é diagnosticada em estágio avançado, quando, tristemente, a doença é em grande parte incurável. "

p O que mais, os novos chips microfluídicos desenvolvidos na KU seriam mais baratos e mais fáceis de fazer do que projetos comparáveis, permitindo testes mais amplos e menos onerosos para os pacientes.

p "O que criamos aqui é um método de nanopadronização 3-D sem a necessidade de nenhum equipamento sofisticado de nanofabricação - um aluno de graduação ou até mesmo um aluno do ensino médio pode fazer isso em meu laboratório, "Disse Zeng." Isso é tão simples e barato que tem um grande potencial para ser traduzido em ambientes clínicos. Temos colaborado com o Dr. Godwin e outros laboratórios de pesquisa no The KU Cancer Center e com o departamento de biociências moleculares para explorar ainda mais as aplicações translacionais da tecnologia. "

p De acordo com Zeng, com o design do chip microfluídico agora comprovado usando câncer de ovário como modelo, o chip pode ser útil na detecção de uma série de outras doenças.

p "Agora, estamos olhando para modelos de cultura de células, modelos animais, e também amostras clínicas de pacientes, portanto, estamos realmente fazendo algumas pesquisas translacionais para mover o dispositivo do ambiente de laboratório para mais aplicações clínicas, "disse ele." Quase todas as células de mamíferos liberam exossomos, portanto, a aplicação não se limita apenas ao câncer de ovário ou a qualquer tipo de câncer. Estamos trabalhando com pessoas para olhar para doenças neurodegenerativas, câncer de mama e colorretal, por exemplo."

p No campus Lawrence da KU, Zeng trabalhou com uma equipe que incluía o colega de pós-doutorado Peng Zhang, o estudante de graduação Xin Zhou no Departamento de Química, assim como Mei He, Professor assistente de química e engenharia química da KU.

p Esta pesquisa foi financiada por doações do National Institutes of Health, incluindo uma concessão conjunta de R21 (CA1806846) e R33 (CA214333) entre Zeng e Godwin e o Centro de Câncer do KU Biospecimen Repository Core Facility, financiado em parte pelo National Cancer Institute Cancer Center Support Grant (P30 CA168524).