p Um produto em nanoescala de células humanas que antes era considerado lixo, agora é conhecido por desempenhar um papel importante na comunicação intercelular e em muitos processos de doenças, incluindo metástase de câncer. Pesquisadores da Penn State desenvolveram nanossondas para isolar rapidamente esses marcadores raros, chamadas vesículas extracelulares (EVs), para o desenvolvimento potencial de diagnósticos de câncer de precisão e tratamentos anticâncer personalizados. p "A maioria das células geram e secretam vesículas extracelulares, "diz Siyang Zheng, professor associado de engenharia biomédica e engenharia elétrica. "Mas eles são difíceis de estudar. São partículas submicrométricas, então realmente precisamos de um microscópio eletrônico para vê-los. Existem muitos desafios técnicos no isolamento de VEs em nanoescala que estamos tentando superar para o diagnóstico de câncer no local de atendimento. "

p De uma vez, os pesquisadores acreditavam que os EVs eram pouco mais do que sacos de lixo jogados fora pelas células. Mais recentemente, eles compreenderam que esses minúsculos sacos envoltos em gordura - lipídios - contêm DNA de fita dupla, RNA e proteínas que são responsáveis ​​pela comunicação entre as células e podem carregar marcadores para suas células de origem, incluindo células tumorais. No caso do câncer, pelo menos uma função para EVs é preparar tecido distante para metástase.

p O desafio inicial da equipe era desenvolver um método para isolar e purificar EVs em amostras de sangue que contêm vários outros componentes. O uso de biópsia líquida, ou teste de sangue, para o diagnóstico de câncer é um desenvolvimento recente que oferece benefícios em relação à biópsia tradicional, o que requer a remoção de um tumor ou a colocação de uma agulha em um tumor para extrair as células cancerosas. Para câncer de pulmão ou câncer cerebral, tais técnicas invasivas são difíceis, caro e pode ser doloroso.

p "Técnicas não invasivas, como biópsia líquida, são preferíveis não apenas para detecção e descoberta, mas também para monitorar o tratamento, "diz Chandra Belani, professor de medicina e vice-diretor do Instituto do Câncer, Penn State College of Medicine, e colaborador clínico do estudo.

p "Inventamos um sistema de dois micro / nanomateriais, "Zheng diz." Um deles é uma sonda de marcação com duas caudas de lipídios que se inserem espontaneamente na superfície lipídica da vesícula extracelular. Na outra extremidade da sonda, temos uma molécula de biotina que será reconhecida por uma molécula de avidina que anexamos a uma esfera magnética. "

p Os grânulos magnéticos de superfície modificada têm 400 a 500 nanômetros de diâmetro e as sondas de marcação são da ordem de 10 nanômetros. Quando o sistema é otimizado, os pesquisadores podem isolar os EVs de amostras de plasma sanguíneo em cerca de 15 minutos. Os EVs e seus conteúdos podem ser analisados ​​em um ambiente de laboratório ou enviados para um laboratório de diagnóstico comercial para caracterizar o DNA, RNA e proteínas.

p Em um artigo publicado online hoje, 10 de abril, e como artigo de capa para abril em Nature Biomedical Engineering , autor principal Yuan Wan, um pesquisador de pós-doutorado no laboratório de Zheng, descreve o uso de nanossondas para capturar EVs do plasma sanguíneo de 19 pacientes com câncer de pulmão de células não pequenas.

p "Ajudado com esta nova abordagem, isolamos com sucesso EVs de 19 pacientes com câncer de pulmão avançado e identificamos mutações de DNA que podem orientar a terapia de precisão em vez da quimioterapia de rotina, "Diz Wan." Da coleta de sangue à obtenção de DNA derivado de EV, todo o procedimento pode ser concluído em uma hora. Requer apenas um ímã e uma centrífuga de bancada comum. Em comparação com os métodos predominantes, o sistema de nanossonda facilitaria muito os exames laboratoriais clínicos. "

p Como a tecnologia requer apenas materiais e um ímã externo, é relativamente barato e rápido em comparação com o padrão ouro atual de separação, chamado ultracentrifugação, o que requer equipamentos caros e leva horas para ser concluído.

p Uma vez validado em um estudo maior, Zheng e Belani acreditam que esta técnica pode ser aplicada não apenas ao câncer de pulmão, mas também à maioria, senão a todos os tumores sólidos, que são responsáveis ​​por 80-90 por cento das mortes por câncer.

p "Sequenciar o DNA isolado dos EVs servirá como uma ferramenta promissora para rastrear a evolução do câncer e monitorar a dinâmica do tumor com o objetivo final de melhorar a sobrevivência ao câncer, "Conclui Belani.