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Nach mehr als einem Jahrzehnt Arbeit haben Chemiker der UC Irvine eine Möglichkeit geschaffen, klinisch verwendbare Marker für Prostatakrebs im Urin eindeutig zu identifizieren, was bedeutet, dass die Krankheit viel früher, mit größerer Genauigkeit und zu dramatisch geringeren Kosten erkannt werden kann. Die gleiche Technologie könnte möglicherweise für Blasen- und Multiples Myelomkrebs verwendet werden, die auch identifizierbare Marker im Urin abgeben.

„Unser Ziel ist ein Gerät von der Größe eines Schwangerschaftstests zu Hause zu einem Preis von rund 10 US-Dollar. Sie würden es in der Drogerie oder im Lebensmittelgeschäft kaufen und sich selbst testen „, sagte der korrespondierende Autor der Studie, Reginald Penner, Professor für Chemie an der UC Irvine Chancellor. „Wir stehen kurz vor einem sehr wichtigen Durchbruch in einer neuen Ära des persönlichen Gesundheitsmanagements.“Etwa 240.000 Männer in den USA werden jedes Jahr mit Prostatakrebs diagnostiziert, und 29.000 werden voraussichtlich 2013 daran sterben. Aber aktuelle, weit verbreitete Tests fangen die Krankheit nicht immer in einem frühen Stadium auf, liefern oft falsch positive Ergebnisse und können zu unnötigen, riskanten Behandlungen führen.Ein kürzlich veröffentlichter Bericht kam zu dem Schluss, dass der Prostata-spezifische Antigen- oder PSA-Test schädlicher als vorteilhaft sein kann, obwohl er für die Erkennung von wiederkehrendem Prostatakrebs wichtig bleibt. Die Forscher der UC Irvine verwendeten einen anderen Biomarker, PSMA, und planen, andere zu testen, um festzustellen, ob ein Krebs aggressiv wächst oder nicht.“Ein großes Problem ist, dass der Ansatz, der jetzt verwendet wird, Krebs nicht früh genug fängt“, sagte Co-Autor Gregory Weiss, ein UC Irvine Biochemiker. „Wir wollen, dass dies eine disruptive Technologie ist, die die Art und Weise, wie wir Leben retten, verändern und die Gesundheitskosten drastisch senken wird.“Die Forscher verwendeten eine Kombination aus leicht verfügbaren Chemikalien und einzigartigen elektronischen Sensoren, um den Screening-Prozess zu erstellen.

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Salz im Urin hilft, Elektrizität zu leiten, macht es aber auch für typische Biosensoren schwierig, die „Signale“ von Krebsmolekülen von „Rauschen“ um sie herum in den Elektroden zu unterscheiden. Das UC Irvine-Team entwickelte einen neuen Sensortyp: Sie fügten winzigen, bleistiftartigen Viren, sogenannten Phagen, die nur in Bakterien leben, nanoskalige Proteinrezeptoren hinzu. Die doppelte Umhüllung der Phagen mit zusätzlichen Rezeptoren erhöht die Erfassung und Übertragung von Krebsmolekülsignalen erheblich.

„Wir fügen eine hohe Konzentration der Viren hinzu und sie werden direkt in der Elektrode eingeschlossen. Wir blockieren das Signal mit dem Krebsmarker, und es bleibt lauter als all das andere Material „, sagte Hauptautor Kritika Mohan, ein Doktorand mit Weiss ‚Labor. „Zu unserer Überraschung funktioniert es wirklich gut in den Inhaltsstoffen, aus denen Urin besteht.“Der nächste Schritt sind klinische Studien am Menschen, von denen die Forscher hoffen, dass sie relativ schnell durchgeführt werden können, da die Tests nicht invasiv sind. Die Methode wurde patentiert und lizenziert, und ein kommerzieller Partner wurde identifiziert.Letztendlich wollen die Wissenschaftler die damit verbundene Nanodraht-Forschung nutzen, um unsichtbare Filamente zu entwerfen, die Krebssignale an ein Smartphone oder ein anderes elektrisches Gerät übertragen könnten. Software würde Benutzer benachrichtigen, ob sie sich im sicheren Bereich befinden oder einen Arzt kontaktieren sollten.Andere Prostatakrebstests, die auf den Markt kommen, kosten jeweils bis zu 4.000 US-Dollar. Das UC Irvine-Team machte den Preis zu einem wichtigen Gestaltungsfaktor ihrer Arbeit.

„Die Herstellungskosten wären gering, weil die Materialkosten sehr, sehr niedrig sind. Die Rezeptoren zur Erkennung der Krebsmarker sind wirklich kostengünstig herzustellen. Deshalb haben wir uns für diese Viren entschieden „, sagte Weiss. „Sie werden in einer hefigen, brühigen Lösung gezüchtet – ähnlich wie Hühnerbrühe -, die leicht in großem Maßstab gemischt werden kann.“

Er fügte hinzu, dass die Rezeptoren auch „unglaublich hart „seien.“ Sie müssen nicht gekühlt werden und können nahezu Siedetemperaturen standhalten, was bedeutet, dass die tragbaren Tests bei unzähligen Wetterbedingungen und Lagersituationen eingesetzt werden können.

UC Irvine Doktoranden Keith Donavan und Jessica Arter sind auch Autoren der Studie.

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