science >> Wetenschap >  >> nanotechnologie

Het niet-detecteerbare detecteren bij het testen van prostaatkanker

(PhysOrg.com) -- Een team van onderzoekers van de Northwestern University, met behulp van een uiterst gevoelige op nanotechnologie gebaseerde tool die bekend staat als het biobarcode-systeem, heeft eerder niet-detecteerbare niveaus van prostaatspecifiek antigeen (PSA) gedetecteerd bij patiënten die een radicale prostatectomie hebben ondergaan. Deze nieuwe test, slechts een van de vele die zijn ontwikkeld door onderzoekers van het Nanomaterials for Cancer Diagnostics and Therapeutics Center for Cancer Nanotechnology Excellence (Northwestern CCNE), is 300 keer gevoeliger dan in de handel verkrijgbare PSA-tests.

Het vermogen om zeer lage niveaus van PSA gemakkelijk en snel te detecteren, kan artsen in staat stellen om mannen met recidief van prostaatkanker jaren eerder te diagnosticeren dan momenteel mogelijk is. Prostaatkanker is de tweede belangrijkste doodsoorzaak door kanker voor mannen in de Verenigde Staten. (Alleen longkanker is dodelijker.) "We hebben een nieuwe nul gedefinieerd voor PSA, " zei Tsjaad Mirkin, doctoraat, hoofdonderzoeker van de Northwestern CCNE. "Dit niveau van gevoeligheid bij het detecteren van lage PSA-concentraties zal de oogkleppen van de medische gemeenschap wegnemen, vooral als het gaat om het opsporen van resterende ziekte." Deze studie, die werd geleid door Mirkin en C. Shad Thaxton, MD, verschijnt in de Proceedings van de National Academy of Sciences (PNAS) .

"Deze nieuwe PSA-assay kan de behandeling van patiënten die zijn behandeld met een operatie voor prostaatkanker, veranderen. " zei William J. Catalona, MD, directeur van het Clinical Prostate Cancer Program in het Lurie Cancer Center van Northwestern. Hij was de eerste die aantoonde dat de PSA-test, een eenvoudige bloedtest, kan worden gebruikt als screeningsinstrument voor prostaatkanker. "Studies hebben aangetoond dat postoperatieve bestralingstherapie in een vroeg stadium wordt gegeven aan patiënten met ongunstige pathologie, adjuvante straling genoemd, vermindert het recidiefpercentage en verbetert de overleving, " zei Catalona. Na het verwijderen van de prostaatklier, patiënten hebben doorgaans PSA-waarden die niet detecteerbaar zijn wanneer ze worden gemeten met conventionele diagnostische hulpmiddelen. "Omdat de 'nano-PSA-test' gevoeliger is dan de huidige commercieel beschikbare PSA-tests, het kan artsen in staat stellen om adjuvante straling te richten op patiënten die voorbestemd zijn om een ​​levensbedreigende tumorrecidief te krijgen."

De studie is een vroege indicator van hoe nanotechnologie kan worden gebruikt om medische diagnostiek en vroege opsporing van kanker te verbeteren. In het geval van recidief van prostaatkanker na een primaire chirurgische behandeling, patiënten met detecteerbare maar niet-stijgende PSA-waarden kunnen gerustgesteld worden dat hun kanker niet zal terugkeren. Deze geruststelling zou mogelijk veel eerder kunnen worden geleverd dan met conventionele diagnostische hulpmiddelen. Voor patiënten met toenemende PSA-waarden, gedetecteerd voordat conventionele gereedschappen in staat zijn, artsen konden een recidief diagnosticeren en dienovereenkomstig ingrijpen.

Verder, de effectiviteit van postoperatieve behandeling kan worden beoordeeld door de PSA-spiegels van een patiënt te controleren. PSA-niveaus vroeg volgen, voordat conventionele gereedschappen in staat zijn, kan artsen in staat stellen behandelingen voor terugkerende kanker te valideren, zoals straling, hormoontherapieën en chemotherapie. De meest effectieve zal in staat zijn om de PSA-niveaus laag te houden.

"De eerste weg naar een nieuwe therapie is een goed diagnostisch hulpmiddel, en dat is wat we hier hebben, "zei Mirkin. "Deze bio-barcodetest, of een variant daarvan, zou in slechts 18 maanden een commercieel hulpmiddel kunnen zijn. De technologie is er. Nu is het een zakelijke beslissing."

PSA is een eiwit dat door de cellen van de prostaatklier wordt geproduceerd en in de bloedbaan wordt aangetroffen. Deze pilotstudie keek naar serummonsters van 18 post-prostatectomiepatiënten die in de loop van een aantal jaren waren verzameld.

De onderzoekers waren in staat om PSA-waarden betrouwbaar en nauwkeurig te kwantificeren bij minder dan 0,1 nanogram per milliliter, de klinische detectielimiet voor commerciële testen. De ondergrens van detectie voor PSA met behulp van de bio-barcode-assay is ongeveer 300 keer lager dan de ondergrens van detectie voor commerciële tests. De PSA-metingen werden gebruikt om de patiënten te classificeren als ofwel geen bewijs van ziekte of een terugval van ziekte. Het Northwestern-team voert nu een soortgelijke retrospectieve studie uit bij 260 patiënten en is van plan om uiteindelijk een grote prospectieve studie te doen.

De ultragevoelige technologie is gebaseerd op gouden nanodeeltjessondes die zijn versierd met DNA en antilichamen die PSA kunnen herkennen en eraan kunnen binden wanneer ze aanwezig zijn in extreem lage niveaus in een bloedmonster. Een magnetisch microdeeltje, uitgerust met een tweede antilichaam voor PSA, wordt ook gebruikt in de test. Wanneer in oplossing, de antilichaam-gefunctionaliseerde deeltjes "herkennen" en binden aan PSA, het eiwit tussen de twee deeltjes te sandwichen.

De sleutel is dat aan elk klein gouden nanodeeltje honderden identieke DNA-strengen zijn bevestigd. Mirkin noemt dit "barcode-DNA" omdat ze het hebben ontworpen als een label dat specifiek is voor het PSA-doelwit. Nadat de sandwich "deeltjes-eiwit-deeltjes" magnetisch uit de oplossing is verwijderd, het DNA wordt uit de sandwich gehaald en uitgelezen met behulp van een Verigene® ID-systeem, een nanotechnologieplatform dat is ontworpen om DNA te detecteren en te kwantificeren. De hoeveelheid aanwezige PSA wordt berekend op basis van de hoeveelheid barcode-DNA. Voor elk molecuul gevangen PSA, honderden DNA-strengen komen vrij, wat een van de manieren is waarop het PSA-signaal wordt versterkt.

Dit werk, die gedetailleerd wordt beschreven in een document met de titel, "Op nanodeeltjes gebaseerde bio-barcode-assay herdefinieert 'niet-detecteerbaar' PSA en biochemisch recidief na radicale prostatectomie, " werd ondersteund door de NCI Alliance for Nanotechnology in Cancer, een alomvattend initiatief dat is ontworpen om de toepassing van nanotechnologie op de preventie te versnellen, diagnose, en behandeling van kanker. Onderzoekers van de Innsbruck Medical University in Oostenrijk namen ook deel aan dit onderzoek. Een samenvatting van dit artikel is beschikbaar op de website van het tijdschrift.

Aangeboden door National Cancer Institute (nieuws:web)