Cancerdiagnostik och behandlingsalternativ skulle kunna förbättras drastiskt med skapandet av en "designer" nanoenhet som utvecklas av forskare från Storbritannien, Italien, USA och Argentina.
Den diagnostiska nanokodaren, som kommer att bestå av egenmonterade DNA- och proteinnanostrukturer, kommer att avsevärt främja upptäckt av biomarkörer och tillhandahålla exakt molekylär karakterisering som möjliggör en mer detaljerad utvärdering av hur sjuka vävnader svarar på terapier. En biomarkör, eller biologisk markör, avser en mätbar indikator på något biologiskt tillstånd eller tillstånd. Ett exempel på en vanlig biomarkör inom medicin är prostataspecifikt antigen (PSA). Denna markör kan mätas som en proxy för prostatastorlek med snabba förändringar som potentiellt indikerar cancer.
Det fyraåriga "Immuno-NanoDecoder"-projektet involverar huvudpartnern University of Rome Tor Vergata, Italien; tillsammans med University of Lincoln, STORBRITANNIEN; Sjukhuset i Udine, Italien; Temple University, Philadelphia, Pennsylvania; och universitetet i Buenos Aires, Argentina.
Projektets långsiktiga mål är att utveckla en molekylär nanoenhet för avbildning av biomarkörer i vävnadsprover och celler. Det kommer initialt att hjälpa till att exakt karaktärisera hudcancer och glykogenos typ II (där kroppen inte kan bli av med glykogen från musklerna), vara särskilt användbar för att utvärdera effektiviteten av experimentella terapier in vitro.
Det finansieras med en 441, 000 Euro bidrag från Marie Skłodowska-Curie Research and Innovation Staff Exchange-programmet (RISE).
Teamet från University of Lincoln kommer att ansvara för att konstruera och syntetisera en nyckelkomponent i nanoenheten:en tvåvägs molekylär anslutning för att binda proteindelen till DNA-ställningen.
Lincolns engagemang kommer att ledas av Dr Enrico Ferrari från School of Life Sciences, som är specialiserad på att sätta ihop proteiner, och Dr Ishwar Singh från School of Pharmacy, som har expertis på DNA-bindande molekyler, har ett antal hybridmolekylära enheter i åtanke.
Dr Ferrari, vars tidigare forskning ledde till skapandet av en ny bioterapeutisk molekyl som kunde användas för att behandla neurologiska störningar, sa:"När en cancer har diagnostiserats är nästa steg att prova olika behandlingsmetoder, men det är ofta svårt att förstå den specifika effekten av behandlingen. Denna nanodecoder är det perfekta verktyget för att kunna diagnostisera cancer exakt och registrera terapeutiska effekter.
"Vår hybrid nanoenhet är en artificiell enhet gjord av DNA och protein. Molekyler arrangerade på ett mycket specifikt sätt kan utföra en funktion – det är vad vi försöker uppnå, på ett konstgjort sätt. Det är som DNA-origami; det är möjligt att konstruera olika formade molekyler men vi vill konstruera molekyler som också har en funktion. Efter detta projekt, vi kommer att kunna hävda att vi har en mycket väldefinierad expertis för att tillverka hybridmolekylära enheter."
Forskning kommer att äga rum i Peptide Suite inom University of Lincolns nya toppmoderna Joseph Banks Laboratories. Sviten skapades efter finansiering från The Royal Society och University's Research Investment Fund.
Med hjälp av en högupplöst metod som kallas Atomic Force Microscopy kommer teamet att kunna titta närmare på den sammansatta nanoenheten.
Dr Singh, vars forskningsspecialister inkluderar antimikrobiella medel, "biologiska läkemedel" och DNA-diagnostik, sa:"Varje nanoenhet kommer att kopplas till en specifik molekylär sond, som en antikropp, peptid, eller protein som unikt känner igen sjukdomsbiomarkörer. Kopplingen gör det möjligt för nanokodaren att upptäcka närvaro och distribution av biomarkörer i celler och vävnader med hjälp av optisk fluorescensmikroskopi - med andra ord att få dem att lysa. Olika biomarkörer kan indikera om sjukdomen är i remission eller var den kan ha spridit sig. Från denna uppsättning markörer kan läkare förstå vad nästa steg i behandlingsprocessen bör vara. Antalet biomarkörer som kan detekteras kommer att vara i princip obegränsat och därför kan nanokodaren fungera som en plattform för att diagnostisera andra cancerformer och sjukdomar. Detta projekt är ett utmärkt fordon för att testa våra molekylära verktyg och förstå potentialen i vår första hybridanordning. "
Nanokodaren, en gång skapad, kommer att testas vid universitetet i Buenos Aires, Argentina och på sjukhuset i Udine, Italien. Kompletterande forskningsprogram, allt från nanoteknik till molekylär medicin och patologi, kommer att stödja projektet.
