PDF Basket
Nowy test na bazie zaawansowanych nanomateriałów może przyspieszyć diagnostykę wielu poważnych chorób. W ramach procesu zwanego glikozylacją do białek w końcowej fazie ich syntezy w komórce przyczepiają się krótkie łańcuchy cukrów zwane glikanami. W efekcie powstają glikoproteiny z olbrzymią liczbą wariantów zwanych glikoformami.
Coraz więcej badań naukowych wskazuje, że w procesie glikozylacji zachodzą drobne modyfikacje, gdy w organizmie rozwijają się poważne choroby takie jak nowotwory oraz choroby serca i mózgu. W komórkach pacjentów powstają charakterystyczne glikoformy, a to z kolei stwarza szansę dla wczesnej i precyzyjnej diagnostyki.
„Możliwość selektywnego wykrywania glikoform towarzyszących danej patologii oznacza, że możemy precyzyjnie diagnozować choroby we wczesnej fazie ich rozwoju”, mówi Paula Mendes, profesor zaawansowanych materiałów i nanotechnologii na Uniwersytecie w Birmingham.
Tworzenie form dla glikoform
Nie wszystkie glikoformy białka muszą mieć związek z chorobą. Niestety dotychczas brakowało narzędzi, które pozwoliłyby odróżnić jedne glikoformy od drugich.
Co prawda na rynku są dostępne testy, które bazują na przeciwciałach i wykrywają obecność tych zmodyfikowanych cukrów, jednak wymagają one specjalnych procedur postępowania, są niestabilne, czasochłonne i drogie. Ponadto liczba znanych przeciwciał, które wiążą się z cukrami, jest bardzo ograniczona.
Dlatego badacze z finansowanego ze środków UE projektu GLYCOSURF wspieranego przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych opracowali od podstaw test molekularny w oparciu o zaawansowane materiały zdolne do rozpoznawania konkretnych glikoform.
W swoim podejściu badacze wykorzystują osiągnięcia z zakresu nanomateriałów i chemii, a także technikę odcisku molekularnego. Dzięki takiemu połączeniu metod możliwe jest stworzenie na powierzchni nanomateriału formy, do której dostać się mogą tylko wybrane cząsteczki cukru. To zaś zdecydowanie ułatwia wykrywanie glikoform i postawienie nie budzącej wątpliwości diagnozy. W trakcie projektu zespół nie tylko opracował test, ale również udoskonalił i z powodzeniem zademonstrował jego możliwości w zakresie wykrywania konkretnych cukrów.
„Dzięki tym nowym możliwościom możemy opracować o wiele bardziej precyzyjny test diagnostyczny na potrzeby wczesnej i precyzyjnej diagnostyki wielu chorób, w tym raka”, wyjaśnia Mendes.
Badaczka przekonuje również, że materiały opracowane w ramach projektu są trwałe, stabilne i skalowalne, co oznacza, że dają się w prosty sposób przystosować do potrzeb produkcji przemysłowej. To z kolei stwarza możliwość ich wykorzystania w wielu biologicznych i medycznych zastosowaniach do wykrywania chorób również w warunkach ograniczonych zasobów opieki zdrowotnej.
„Opracowanie takich niezwykle precyzyjnych platform molekularnych do wykrywania glikoprotein wiązało się z wieloma wyzwaniami i wymagało wytrwałości i pomysłowości”, opowiada Mendes. „Mimo tego, zespół projektu spełnił pokładane w nim oczekiwania i z powodzeniem zrealizował główne cele projektu”.
Przystosowanie testu na potrzeby wykrywania raka prostaty
Zespół pracuje obecnie nad przystosowaniem technologii wykorzystanej do opracowania testu na potrzeby wczesnego wykrywania agresywnej postaci raka prostaty, oferując o wiele bardziej precyzyjną i niezawodną metodę niż obecnie dostępne.
Wykorzystywane obecnie testy wykrywają swoisty antygen sterczowy (PSA) – glikoproteinę, której obecność towarzyszy rakowi prostaty, choć jej wysokie stężenia mogą występować z wielu innych, niezwiązanych z rakiem powodów. W efekcie otrzymujemy wysoki odsetek testów fałszywie dodatnich, co wywołuje u pacjentów niepotrzebny stres i nadmiernie obciąża systemy opieki zdrowotnej.
Nowe testy GLYCOSURF wykrywają wyłącznie kilka specyficznych glikoform glikoproteiny PSA, których stężenie zwiększa się, gdy u pacjenta rozwija się rak prostaty, co oznacza, że wynik testu nie budzi praktycznie żadnych wątpliwości. Test wykrywa ponadto stopień agresywności nowotworu w oparciu o skład poszczególnych glikoform. Dzięki temu leczenie można odpowiednio dostosować do stopnia nasilenia choroby.
Tę nową fazę badań wspiera brytyjska organizacja walcząca z rakiem prostaty, Prostate Cancer UK, która wyraża nadzieję na rychłe rozpoczęcie badań klinicznych. Zespół ma również w planach opracowanie specyficznych testów dla innych rodzajów raka i poważnych chorób niezakaźnych.
Nowa technologia diagnostyczna jest obecnie prezentowana w ramach wystawy zatytułowanej „Living with Cancer”, którą zorganizowało w zeszłym roku Muzeum Nauki i Przemysłu w Manchesterze. Już wkrótce wystawę będzie można obejrzeć w Muzeum Nauki w Londynie, gdzie będzie dostępna dla zwiedzających od maja 2022 do stycznia 2023 roku.