Een vroege diagnose van kanker vergroot de kans op een succesvolle behandeling aanzienlijk. Toch veel mensen, vooral in ontwikkelingslanden, geen toegang hebben tot faciliteiten om de ziekte op te sporen.

Om dit probleem aan te pakken, een door de Universiteit van Buffalo geleid onderzoeksteam ontwikkelt een nieuwe tool om kanker op te sporen die zorgverleners uiteindelijk kunnen gebruiken in gebieden waar geen ziekenhuizen zijn, klinieken en andere behandelcentra.

De tool - beschreven in een paar onderzoekspapers gepubliceerd in IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics (17 aug.) en ACS-sensoren (18 juli) - is gebaseerd op een unieke gouden biosensor die het onderzoeksteam heeft gemaakt. In combinatie met een computer of smartphone en andere goedkope tools, het systeem kan biomarkers voor kanker opsporen uit een bloedmonster.

"Smartphones en computers komen steeds vaker voor op plaatsen waar geen basisgezondheidszorg is. Ons systeem maakt daar gebruik van. We hebben een eenvoudig maar effectief kankerscreeningsysteem ontworpen waarvan we denken dat het uiteindelijk kan worden ingezet in gebieden die dit het hardst nodig hebben, " zegt Qiaoqiang Gan, doctoraat, universitair hoofddocent elektrotechniek aan de UB's School of Engineering and Applied Sciences, en een co-hoofdauteur van de studies.

"Voorlopige tests tonen aan dat ons systeem ongeveer net zo effectief is als de diagnostische tests die veel ziekenhuizen gebruiken. We hopen het systeem te verfijnen en in handen te krijgen van mensen die het het meest nodig hebben, want hoe eerder we kanker detecteren, hoe beter de behandelresultaten zijn, " zegt Yun Wu, doctoraat, universitair docent biomedische technologie aan de UB, ook een co-hoofdauteur van de studies.

Het Department of Biomedical Engineering is een gezamenlijk programma van de Jacobs School of Medicine and Biomedical Sciences aan de UB, en de School of Engineering and Applied Sciences.

Om het systeem te testen, onderzoekers monteerden de gouden biosensor op een glasplaatje. Vervolgens plaatsten ze bloedmonsters van longkankerpatiënten op de biosensor. Volgende, ze scheen een LED-licht op het monster en de biosensor.

Het bloed bevat kleine organische deeltjes, exosomen genaamd, die biomarkers voor longkanker bevatten. Deze biomarkers binden zich aan de biosensor en zorgen ervoor dat de intensiteit van het licht verandert.

Door de verandering van de lichtintensiteit voor en na het aanbrengen van het bloedmonster te meten, onderzoekers kunnen de biomarkers detecteren. Dit type detectie staat bekend als oppervlakteplasmonresonantie, of SPR-detectie.

Bij experimenten met een smartphone onderzoekers monteerden de biosensor op de camera van de telefoon. Het systeem leverde realtime beeldvorming van exosomen die epidermale groeifactorreceptor (EFGR) bevatten, een eiwit dat vaak wordt aangetroffen bij niet-kleincellige longkankerpatiënten en dat kan worden gebruikt als biomarker voor screening en vroege detectie.

Het systeem was ook in staat om een ​​andere biomarker te detecteren, genaamd geprogrammeerde dood-ligand 1 (PD-L1), dat is een eiwit dat kan voorkomen dat het immuunsysteem kankercellen aanvalt. Artsen meten PD-L1-spiegels bij longkankerpatiënten om de effectiviteit van een behandeling met een checkpointremmer te beoordelen, een nieuwe vorm van immunotherapie.

Algehele resultaten laten zien dat het systeem qua detectienauwkeurigheid vergelijkbaar is met gewone kankerdiagnostische tests, zoals enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA).

Het nieuwe systeem heeft een aantal voordelen. Misschien wel het nuttigst, onderzoekers zeggen, is de kleine omvang van het systeem, het gebruiksgemak en de relatief lage fabricagekosten in vergelijking met bestaande diagnostische hulpmiddelen die zorgverleners gebruiken. De draagbaarheid van het systeem maakt het ideaal voor gebieden die geen toegang hebben tot gezondheidsdiensten, ze zeggen.