En enkel, ultrakänslig mikroRNA-sensor utvecklad och testad av forskare från skolorna för naturvetenskap och medicin vid Indiana University-Purdue University Indianapolis och Indiana University Melvin och Bren Simon Cancer Center lovar utformningen av nya diagnostiska strategier och, potentiellt, för prognos och behandling av pankreascancer och andra cancerformer.

I en studie publicerad i novembernumret av ACS Nano , en peer-reviewed tidskrift från American Chemical Society med fokus på nanovetenskap och nanoteknologisk forskning, IUPUI-forskarna beskriver sin design av romanen, låg kostnad, nanoteknikaktiverad återanvändbar sensor. De rapporterar också om de lovande resultaten av tester av sensorns förmåga att identifiera pankreascancer eller indikera förekomsten av ett godartat tillstånd genom att kvantifiera förändringar i nivåer av mikroRNA-signaturer kopplade till pankreascancer. MikroRNA är små RNA-molekyler som reglerar hur större RNA-molekyler leder till proteinuttryck. Som sådan, mikroRNA är mycket viktiga i biologi och sjukdomstillstånd.

"Vi använde nanoteknologins grundläggande begrepp för att designa sensorn för att detektera och kvantifiera biomolekyler i mycket låga koncentrationer, sa Rajesh Sardar, Ph.D., som utvecklade sensorn.

"Vi har designat en ultrakänslig teknik så att vi kan se små förändringar i mikroRNA-koncentrationer i en patients blod och bekräfta förekomsten av cancer i bukspottkörteln." Sardar är biträdande professor i kemi och kemisk biologi vid School of Science vid IUPUI och leder ett tvärvetenskapligt forskningsprogram med fokus på skärningspunkten mellan analytisk kemi och nanovetenskapen för metalliska nanopartiklar.

"Om vi ​​kan fastställa att det finns cancer i bukspottkörteln eftersom sensorn upptäcker höga nivåer av mikroRNA-10b eller någon av de andra mikroRNA som är associerade med den specifika cancern, vi kanske kan behandla det tidigare, sade Murray Korc, M.D., Myles Brand professor i cancerforskning vid IU School of Medicine och en forskare vid IU Simon Cancer Center. Korc, arbetade med Sardar för att förbättra sensorns kapacitet och ledde testningen av sensorn och dess kliniska användningsområden samt för att främja förståelsen av bukspottkörtelcancerbiologi.

"Det är särskilt viktigt för cancer i bukspottkörteln, eftersom det för många patienter är symptomfritt i flera år eller till och med ett decennium eller mer, då det har spridit sig till andra organ, när kirurgiskt avlägsnande inte längre är möjligt och terapeutiska alternativ är begränsade, " sa Korc. "Till exempel, diagnos av cancer i bukspottkörteln i ett tidigt skede av sjukdomen följt av kirurgiskt avlägsnande är förknippat med en femårsöverlevnad på 40 procent. Diagnos av metastaserad pankreascancer, däremot är förknippat med en förväntad livslängd som ofta bara är ett år eller mindre.

"Det fina med sensorn designad av Dr. Sardar är dess förmåga att exakt detektera milda ökningar av mikroRNA-nivåer, som kan möjliggöra tidig cancerdiagnos, " tillade Korc.

Under det senaste decenniet, studier har visat att mikroRNA spelar en viktig roll i cancer och andra sjukdomar, såsom diabetes och hjärt-kärlsjukdomar. Den nya IUPUI nanoteknologibaserade sensorn kan upptäcka förändringar i någon av dessa mikroRNA.

Sensorn är ett litet glaschip som innehåller triangulärt formade guldnanopartiklar som kallas "nanoprismor". Efter att ha doppat det i ett blodprov eller annan kroppsvätska, forskaren mäter förändringen i nanoprismens optiska egenskaper för att bestämma nivåerna av specifika mikroRNA.

"Att använda guld nanoprismor kan låta dyrt, men det är inte för att dessa partiklar är så väldigt små, ", sa Sardar. "Det är en ganska billig teknik eftersom den använder nanoteknik och behöver väldigt lite guld. 250 $ guld ger 4, 000 sensorer. Fyra tusen sensorer låter dig göra minst 4, 000 tester. Den låga kostnaden gör denna teknik idealisk för användning var som helst, inklusive i resurssnåla miljöer i det här landet och runt om i världen."