Stel je de dag voor dat een machine je bloed kan afnemen, screen het op genetische mutaties en chemische variaties die kanker kunnen veroorzaken, en laat een medicijn zien dat op maat is gemaakt voor jouw DNA.

Dat hypothetische medicijn zou zich richten op - en repareren - de puntonregelmatigheden die zich in de loop van de tijd hebben opgehoopt en die kunnen leiden tot de vorming van tumoren - en kanker.

De National Institutes of Health heeft Viterbi-professor Andrea Armani ingeschakeld om een ​​belangrijk instrument te ontwikkelen dat onderzoekers een stap dichter bij het realiseren van deze visie brengt.

"Gepersonaliseerde toediening van kankermedicijnen? Afhankelijk van de aanpak, het kan zo snel als 10 tot 15 jaar weg zijn, " zegt Armani, een assistent-professor van de Mork Family Department of Chemical Engineering and Materials Science.

Armani heeft de New Innovator Award 2010 van de NIH ontvangen, die een selecte groep onderzoekers erkent met "uitzonderlijke creativiteit" en gedurfde benaderingen die "het potentieel hebben om een ​​grote impact te hebben op brede, belangrijke problemen in biomedisch en gedragsonderzoek."

De prijs komt neer op een onderzoeksbeurs van $ 2,3 miljoen over een periode van vijf jaar om epigenetica te onderzoeken. Dit veld bestudeert veranderingen in het DNA die verband houden met kanker.

Analyse van deze DNA-veranderingen is veelbelovend gebleken voor de vroege detectie en behandeling van eierstokkanker en andere soorten kanker, zegt Armani.

Maar de huidige onderzoeksmethoden zijn alleen in staat om snapshots van deze DNA-veranderingen vast te leggen, in plaats van het proces continu te monitoren. Daarom, ze missen informatie die essentieel kan zijn voor het begrijpen van processen die in verband worden gebracht met kanker en andere ziekten, zoals Huntington en diabetes.

De gevoeligheid of resolutie van veel van deze technieken is ook erg slecht. "Het is alsof je naar een tv-programma probeert te kijken via statische, ' zegt Armani.

Haar methode zal het veld rechtstreeks naar High-Definition duwen.

Armani stelt voor om een ​​ultragevoelige nanolaser te ontwikkelen waarmee ze veranderingen in DNA in realtime kan detecteren. Met dit apparaat kan ze ook een enkele DNA-streng afzonderlijk bestuderen, in plaats van groepen van honderden tot duizenden strengen zoals onderzoekers met de huidige technologie moeten doen.

Als DNA zich bindt aan het oppervlak van de nanolaser, de "kleur" of lasergolflengte die door de laser wordt uitgezonden, zal veranderen. Als het DNA verandert, de kleur zal weer veranderen. De verbeterde resolutie is het resultaat van de precisie waarmee de kleur kan worden gecontroleerd.

Het eerste deel van het project richt zich op het bouwen van het nanolaserinstrument, terwijl de tweede helft de DNA-experimenten financiert.

Het doel? Wat Armani 'ongedaan maken' noemt, deze triggers die kanker kunnen veroorzaken.

Ze zal zich eerst concentreren op het gebruik van de nanolaser om eerste proof-of-concept-experimenten uit te voeren met behulp van bekende triggers, dergelijke hoge concentraties van gangbare oplosmiddelen en reinigingsmiddelen.

Een deel van dit proces omvat het nemen van een enkele DNA-streng, het blootstellen aan een agressieve chemische stof en kijken of een specifieke verandering wordt geïnitieerd. Uiteindelijk wil ze mensen kunnen waarschuwen welke triggers ze moeten vermijden.