(PhysOrg.com) - Cancerbiologer har länge antagit att tumörceller sprider markörer i blodet och att hitta dessa blodburna biomarkörer kan ge en tidig indikator på att cancer utvecklas någonstans i kroppen. Även om det har gjorts vissa framsteg när det gäller att hitta sådana markörer, forskare har i stor utsträckning hindrats i denna strävan av det faktum att sådana proteiner finns i spårmängder som täcks av de få proteiner som finns i mycket större mängder, såsom albumin och antikroppar.
Nu, en forskargrupp vid George Mason University har visat att de kan fiska ut de "osynliga" proteinerna maskerade av albumin och andra högkoncentrerade proteiner med hjälp av porösa nanopartiklar dekorerade med en serie kemiska beten, var och en utformad för att skörda specifika typer av spårproteiner från kroppsvätskor. Ännu bättre, att haka fast dessa proteiner på beten, som är begravda i nanopartiklarnas porer, skyddar dem från nedbrytning tills de kan frigöras och analyseras med masspektroskopi.
Alessandra Luchini ledde det internationella teamet av utredare som designade och testade de betesfyllda nanopartiklarna med kärnskal. Utredarna publicerade sitt arbete i Journal of the American Chemical Society .
Hydrogel-nanopartiklar med kärnskal har utpekats som potentiella vehiklar för tillförsel av proteinläkemedel som skulle binda dessa läkemedel från verkan av proteinnedbrytande enzymer i blodet tills de når sina mål i kroppen. Luchini och hennes medarbetare vände detta paradigm på huvudet, väljer att använda dem för att istället ta bort proteiner från blodet tills de säkert kan samlas upp. Nyckeln var att identifiera en uppsättning av 17 molekyler som forskarna kunde fästa inuti de hålrumsstrukturer som finns i hydrogeler. Dessa hålrum är tillräckligt stora för att släppa in de flesta proteinerna, men är för små för de relativt gigantiska proteiner som är överväldigande vanliga i blod och andra biologiska vätskor. För att förhindra mindre fragment av albumin, som också är en viktig blodkomponent, från att komma in i nanopartiklarna, utredarna lade till den kemiska vinylsulfonsyran i det yttre skalet, eller VSA, som aktivt utesluter albuminfragment av alla storlekar.
För betesmolekyler, Luchini och hennes kollegor började med några färgämnesmolekyler som biokemister har använt som proteinbindande medel och hämmare av protein-protein-interaktioner i kromatografiska experiment. Att arbeta utifrån de kemiska strukturerna hos dessa molekyler, utredarna skapade en uppsättning färgämnen som de sedan kunde reagera med sina kärna-skal hydrogel nanopartiklar. De blandar sedan de resulterande nanopartiklarna med en biologisk vätska - helblod, urin, och svettas, till exempel - och inkuberade i 15 minuter. Partiklarna samlas upp med en centrifug, och de infångade proteinerna tvättas ut för analys med användning av en uppsättning buffertar.
Luchinis team visade att nanopartiklarna möjliggjorde en 10, 000 gånger effektiv amplifiering av proteinnivåer i tvättvätskan jämfört med deras koncentration i blodet. Som ett resultat, de kunde använda masspektrometri för att identifiera en mängd olika proteiner som tidigare inte kunde detekteras i blod med någon typ av metod som skulle vara kliniskt användbar.
Detta jobb, som delvis stöddes av National Cancer Institute, beskrivs i en artikel med titeln, "Multifunktionella Core-Shell Nanopartiklar:Upptäckt av tidigare osynliga biomarkörer." Utredare från Stockholms universitet i Sverige, Instituto Superiore di Sanità i Rom, Italien, och universitetet i Turin i Italien deltog också i denna studie.
