(PhysOrg.com) -- Kankerbiologen hebben lang aangenomen dat tumorcellen veelbetekenende markers in het bloed afgeven en dat het vinden van deze door bloed overgedragen biomarkers een vroege indicator zou kunnen zijn dat kanker zich ergens in het lichaam ontwikkelt. Hoewel er enige vooruitgang is geboekt bij het vinden van dergelijke markers, onderzoekers zijn in dit streven grotendeels gedwarsboomd door het feit dat dergelijke eiwitten aanwezig zijn in sporenhoeveelheden die worden verhuld door de weinige eiwitten die in veel grotere hoeveelheden aanwezig zijn, zoals albumine en antilichamen.

Nutsvoorzieningen, een onderzoeksteam van de George Mason University heeft aangetoond dat ze de "onzichtbare" eiwitten die worden gemaskeerd door albumine en andere eiwitten met een hoge concentratie kunnen uitvissen met behulp van poreuze nanodeeltjes die zijn versierd met een reeks chemische lokaas, elk ontworpen om specifieke soorten sporeneiwitten uit lichaamsvloeistoffen te halen. Beter nog, deze eiwitten aan het aas vasthaken, die zijn begraven in de poriën van de nanodeeltjes, beschermt ze tegen degradatie totdat ze kunnen worden vrijgegeven en geanalyseerd met behulp van massaspectroscopie.

Alessandra Luchini leidde het internationale team van onderzoekers dat de met lokaas beladen nanodeeltjes met kern en schaal heeft ontworpen en getest. De onderzoekers publiceerden hun werk in de Tijdschrift van de American Chemical Society .

Kern-shell hydrogel-nanodeeltjes zijn aangeprezen als potentiële voertuigen voor het afleveren van eiwitgeneesmiddelen die deze geneesmiddelen zouden afzonderen van de werking van eiwitafbrekende enzymen in het bloed totdat ze hun doelen in het lichaam bereiken. Luchini en haar medewerkers zetten dit paradigma op zijn kop, ervoor kiezen om ze te gebruiken om in plaats daarvan eiwitten uit het bloed te verwijderen totdat ze veilig kunnen worden verzameld. De sleutel was het identificeren van een set van 17 moleculen die de onderzoekers konden hechten in de holtestructuren die in hydrogels bestaan. Deze holtes zijn groot genoeg om de meeste eiwitten binnen te laten, maar zijn te klein voor de relatief gigantische eiwitten die overweldigend veel voorkomen in bloed en andere biologische vloeistoffen. Om kleinere fragmenten van albumine te voorkomen, die ook een belangrijk bloedbestanddeel zijn, van het binnendringen van de nanodeeltjes, de onderzoekers voegden aan de buitenste schil het chemische vinylsulfonzuur toe, of VSA, dat albuminefragmenten van elke grootte actief uitsluit.

Voor aasmoleculen, Luchini en haar collega's begonnen met een paar kleurstofmoleculen die biochemici hebben gebruikt als eiwitbindende middelen en remmers van eiwit-eiwitinteracties in chromatografie-experimenten. Werkend vanuit de chemische structuren van deze moleculen, de onderzoekers creëerden een reeks kleurstoffen die ze vervolgens konden reageren met hun kern-shell hydrogel-nanodeeltjes. Vervolgens mengen ze de resulterende nanodeeltjes met een biologische vloeistof - volbloed, urine, en zweet, bijvoorbeeld - en gedurende 15 minuten geïncubeerd. De deeltjes worden opgevangen met behulp van een centrifuge, en de gevangen eiwitten worden uitgewassen voor analyse met behulp van een set buffers.

Het team van Luchini toonde aan dat de nanodeeltjes een 10, 000-voudige effectieve amplificatie van eiwitniveaus in de wasvloeistof in vergelijking met hun concentratie in het bloed. Als resultaat, ze waren in staat om massaspectrometrie te gebruiken om een ​​verscheidenheid aan eiwitten te identificeren die voorheen niet detecteerbaar waren in bloed met behulp van elk type methode dat klinisch bruikbaar zou zijn.

Dit werk, die gedeeltelijk werd ondersteund door het National Cancer Institute, wordt gedetailleerd beschreven in een document met de titel, "Multifunctionele Core-Shell-nanodeeltjes:ontdekking van voorheen onzichtbare biomarkers." Onderzoekers van de Universiteit van Stockholm in Zweden, het Instituto Superiore di Sanità in Rome, Italië, en de Universiteit van Turijn in Italië namen ook deel aan deze studie.