(PhysOrg.com) - Ett team av forskare vid Northwestern University, använder ett extremt känsligt nanoteknikbaserat verktyg känt som biostreckkodssystemet, har upptäckt tidigare odetekterbara nivåer av prostataspecifikt antigen (PSA) hos patienter som genomgått radikal prostatektomi. Denna nya analys, bara en av många som utvecklas av utredare vid Nanomaterials for Cancer Diagnostics and Therapeutics Center for Cancer Nanotechnology Excellence (Northwestern CCNE), är 300 gånger känsligare än kommersiellt tillgängliga PSA-tester.
Förmågan att enkelt och snabbt upptäcka mycket låga nivåer av PSA kan göra det möjligt för läkare att diagnostisera män med återfall av prostatacancer år tidigare än vad som är möjligt för närvarande. Prostatacancer är den näst vanligaste orsaken till cancerdöd för män i USA. (Endast lungcancer är mer dödlig.) "Vi har definierat en ny nolla för PSA, sa Chad Mirkin, Ph.D., huvudutredare för Northwestern CCNE. "Denna nivå av känslighet för att upptäcka låga koncentrationer av PSA kommer att ta skygglapparna från det medicinska samfundet, särskilt när det gäller att spåra kvarvarande sjukdomar. "Denna studie, som leddes av Mirkin och C. Shad Thaxton, M.D., visas i Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) .
"Denna nya PSA -analys kan förändra hanteringen av patienter som har behandlats med kirurgi för prostatacancer, sade William J. Catalona, M.D., chef för Clinical Prostate Cancer Program på Northwestern's Lurie Cancer Center. Han var den första som visade att PSA-testet, ett enkelt blodprov, kan användas som ett screeningverktyg för prostatacancer. "Studier har visat att postoperativ strålbehandling ges tidigt till patienter med negativ patologi, kallas adjuvansstrålning, minskar återfallsfrekvensen och förbättrar överlevnaden, " sa Catalona. Efter avlägsnandet av prostatakörteln, patienter har vanligtvis PSA-nivåer som inte går att upptäcka när de mäts med konventionella diagnostiska verktyg. "Eftersom 'nano-PSA-analysen' är känsligare än de nuvarande kommersiellt tillgängliga PSA-testerna, det kan göra det möjligt för läkare att rikta in sig på adjuvant strålning för patienter som är avsedda att få ett livshotande tumörrecidiv."
Studien är en tidig indikator på hur nanoteknik kan användas för att förbättra medicinsk diagnostik och tidig upptäckt av cancer. Vid återfall av prostatacancer efter primär kirurgisk behandling, patienter med påvisbara men icke-stigande PSA-nivåer kan vara försäkrade om att deras cancer inte kommer att återkomma. Denna försäkran skulle potentiellt kunna levereras mycket tidigare än med konventionella diagnostiska verktyg. För patienter med ökande nivåer av PSA, upptäckt innan konventionella verktyg kan, läkare kan diagnostisera ett återfall och ingripa därefter.
Vidare, Effektiviteten av postoperativ behandling kan bedömas genom att övervaka en patients PSA-nivåer. Spåra PSA-nivåer tidigt, innan konventionella verktyg kan kan tillåta läkare att validera behandlingar för återkommande cancer, som strålning, hormonbehandlingar och kemoterapier. De mest effektiva kommer att kunna hålla nere PSA -nivåerna.
"Den första vägen till en ny behandling är ett bra diagnostiskt verktyg, och det är vad vi har här, " sa Mirkin. "Denna bio-streckkodsanalys, eller en variant av det, kan vara ett kommersiellt verktyg på så lite som 18 månader. Tekniken finns där. Nu är det ett affärsbeslut."
PSA är ett protein som produceras av cellerna i prostatakörteln och som finns i blodomloppet. Denna pilotstudie tittade på serumprover från 18 patienter efter prostatektomi som samlats in under loppet av ett antal år.
Forskarna kunde tillförlitligt och exakt kvantifiera PSA-värden på mindre än 0,1 nanogram per milliliter, den kliniska detektionsgränsen för kommersiella analyser. Den nedre detektionsgränsen för PSA med hjälp av bio-streckkodsanalysen är cirka 300 gånger lägre än den nedre detektionsgränsen för kommersiella tester. PSA-mätningarna användes för att klassificera patienterna som antingen inga tecken på sjukdom eller att de hade ett återfall av sjukdomen. Northwestern -teamet genomför nu en liknande retrospektiv studie av 260 patienter och planerar så småningom att göra en stor prospektiv studie.
Den ultrakänsliga teknologin är baserad på nanopartikelprober av guld dekorerade med DNA och antikroppar som kan känna igen och binda till PSA när de finns i extremt låga nivåer i ett blodprov. En magnetisk mikropartikel, utrustad med en andra antikropp mot PSA, används också i analysen. När i lösning, de antikroppsfunktionaliserade partiklarna "känner igen" och binder till PSA, lägga proteinet mellan de två partiklarna.
Nyckeln är att hundratals identiska DNA -delar är fästa vid varje liten guldnanopartikel. Mirkin kallar detta "streckkods-DNA" eftersom de har designat det som en etikett som är specifik för PSA-målet. Efter att "partikel-protein-partikel" smörgås har tagits bort magnetiskt från lösningen, DNA:t tas bort från smörgåsen och läses med ett Verigene® ID-system, en nanoteknologiplattform utformad för att upptäcka och kvantifiera DNA. Mängden närvarande PSA beräknas baserat på mängden streckkods-DNA. För varje molekyl av fångad PSA, hundratals DNA-strängar frigörs, vilket är ett av sätten som PSA-signalen förstärks.
Detta jobb, som beskrivs i en artikel med titeln, "Nanopartikelbaserad bio-streckkodsanalys omdefinierar 'odetekterbar' PSA och biokemiskt återfall efter radikal prostatektomi, "stöddes av NCI Alliance for Nanotechnology in Cancer, ett omfattande initiativ utformat för att påskynda tillämpningen av nanoteknik för att förebygga, diagnos, och behandling av cancer. Utredare från Innsbruck Medical University i Österrike deltog också i denna studie. En sammanfattning av denna artikel finns tillgänglig på tidskriftens webbplats.
Tillhandahålls av National Cancer Institute (nyheter:webb)
