Nuovo metodo usa vescicole extracellulari per rilevare più velocemente le mutazioni del cancro
Un modo veloce ed efficiente per rilevare le mutazioni tumorali usando gli EV.
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Indice
- Come Funzionano le Vescicole Extracellulari
- Metodi Attuali per Analizzare le EV
- Impatto del COVID-19 sulla Cura del Cancro
- Un Approccio Più Veloce per Rilevare Mutazioni nel Cancro
- La Procedura per la Rilevazione delle Mutazioni
- Vantaggi del Nuovo Metodo
- Test su Pazienti Reali
- Direzioni Future
- Conclusione
- Fonte originale
Recenti ricerche hanno dimostrato che piccole particelle chiamate Vescicole extracellulari (EV) possono giocare un ruolo importante nella comprensione e nella diagnosi del cancro. Queste EV possono trasportare informazioni importanti sui tumori, rendendole utili per la rilevazione precoce del cancro, il monitoraggio dell’efficacia dei trattamenti e la previsione degli esiti per i pazienti.
Come Funzionano le Vescicole Extracellulari
Le EV sono piccoli pacchetti rilasciati dalle cellule nel flusso sanguigno. Possono contenere proteine, lipidi e pezzi di materiale genetico. Analizzando questi componenti, gli scienziati possono raccogliere indizi su cosa sta succedendo nel corpo di una persona, in particolare con il cancro. L'analisi delle EV può fornire informazioni sul tipo di cancro che un paziente potrebbe avere e su come sta rispondendo al trattamento.
Metodi Attuali per Analizzare le EV
Ci sono due approcci principali attualmente usati per analizzare le EV per la Diagnostica del cancro.
Analisi On-Chip
Un metodo si chiama analisi on-chip. In questo processo, le EV vengono raccolte su superfici che consentono agli scienziati di esaminare specifiche proteine trovate sulle loro membrane. Questo metodo è semplice, ma permette di analizzare solo le proteine di superficie, il che significa che potrebbe perdere altre informazioni importanti all'interno delle EV.
Isolamento delle EV
L’altro metodo prevede l’isolamento delle EV e l’estrazione del materiale al loro interno, il che potrebbe fornire informazioni più ricche. Tuttavia, questo metodo è più complesso e richiede più passaggi per estrarre e purificare il materiale genetico o le proteine. Questo può richiedere molto tempo e ritardare diagnosi rapide.
Impatto del COVID-19 sulla Cura del Cancro
La pandemia di COVID-19 ha causato seri problemi per la cura del cancro. Poiché gli ospedali hanno limitato le visite per ridurre i rischi di infezione, i pazienti hanno affrontato ritardi nella diagnosi e nel trattamento. Coloro che ricevevano terapie mirate alle Mutazioni hanno particolarmente sentito l'impatto. Il monitoraggio regolare della loro condizione è diventato più difficile, rendendo complicato regolare i farmaci in tempo. Inoltre, i test genetici per il cancro sono stati ritardati a causa dell'elevata richiesta di test COVID-19, che si basano su tecnologie simili.
Un Approccio Più Veloce per Rilevare Mutazioni nel Cancro
Per affrontare queste sfide, i ricercatori hanno sviluppato un nuovo metodo per rilevare mutazioni del DNA legate al cancro senza bisogno di procedure complesse come PCR o sequenziamento di nuova generazione. Questo nuovo approccio può fornire risultati in soli 30 minuti utilizzando EV derivati dai tumori.
In questo metodo, le EV nel sangue di un paziente vengono catturate utilizzando anticorpi specifici attaccati a superfici. Poi, queste EV vengono combinate con liposomi (piccole bolle) che contengono uno strumento CRISPR speciale, in grado di individuare e identificare le mutazioni nel DNA. Quando questo strumento CRISPR interagisce con il DNA all'interno delle EV, attiva un processo che produce un segnale fluorescente, indicando la presenza di mutazioni.
La Procedura per la Rilevazione delle Mutazioni
Preparazione dei Liposomi: Prima, i ricercatori preparano piccole bolle chiamate liposomi che possono trasportare gli strumenti CRISPR necessari per rilevare le mutazioni. Questi liposomi sono fatti di lipidi specifici e hanno una dimensione simile alle EV.
Coltura di Cellule e Isolamento delle EV: I ricercatori coltivano cellule tumorali in laboratorio e raccolgono le EV che rilasciano. Poi, processano questi campioni per isolare le EV per l'analisi.
Osservazione delle EV e dei Liposomi: I ricercatori misurano la dimensione dei liposomi e delle EV utilizzando una tecnica chiamata misurazione Nanosight. Controllano anche la carica delle particelle per assicurarsi che si uniscano correttamente.
Test per le Mutazioni: Il test principale prevede di incubare le EV catturate con i liposomi contenenti gli strumenti CRISPR. Se sono presenti mutazioni, queste innescheranno una risposta che porta a un segnale di fluorescenza rilevabile.
Analisi dei Risultati: Infine, i ricercatori utilizzano un lettore di microtitolazione standard per misurare la fluorescenza. Un segnale più alto indica la presenza di una mutazione specifica.
Vantaggi del Nuovo Metodo
Questo nuovo metodo per rilevare mutazioni nel cancro ha diversi vantaggi:
- Velocità: Può fornire risultati in soli 30 minuti, il che è notevolmente più veloce dei metodi tradizionali che possono richiedere ore o giorni.
- Semplicità: Il test non richiede un trattamento complicato dei campioni o attrezzature speciali, rendendolo più facile da eseguire in vari contesti.
- Precisione: La sensibilità e l’affidabilità di questo test sono comparabili ai metodi tradizionali, fornendo fiducia nei risultati.
Test su Pazienti Reali
I ricercatori hanno anche testato questo metodo su campioni di sangue di pazienti con cancro ai polmoni in stadio avanzato. Hanno scoperto che il metodo ha rilevato con successo le mutazioni con un alto grado di precisione. Ciò suggerisce che il nuovo saggio potrebbe diventare uno strumento importante nella cura del cancro.
Direzioni Future
Questo metodo innovativo apre diverse possibilità per ulteriori sviluppi. I ricercatori sperano di creare un approccio multi-target che possa identificare più mutazioni contemporaneamente. Questo consentirebbe un monitoraggio più completo dei pazienti oncologici. Inoltre, c'è potenziale per sviluppare dispositivi facili da usare per test rapidi nelle cliniche o anche a casa.
Conclusione
Questo nuovo approccio all'uso delle vescicole extracellulari per la rilevazione delle mutazioni nel cancro rappresenta un significativo passo avanti nella diagnostica oncologica. Rendendo il processo più veloce, più efficiente e più facile da usare, ha il potenziale di migliorare la cura e gli esiti dei pazienti, specialmente per coloro che stanno affrontando trattamenti per condizioni complesse come il cancro.
Titolo: Rapid in situ mutation detection in extracellular vesicle-DNA
Estratto: A PCR- and sequencing-free mutation detection assay facilitates cancer diagnosis and reduces over-reliance on specialized equipment. This benefit was highlighted during the pandemic when high demand for viral nucleic acid testing often sidelined mutation analysis. This shift led to substantial challenges for patients on targeted therapy in tracking mutations. Here, we report a 30-minute DNA mutation detection technique using Cas12a-loaded liposomes in a microplate reader, a fundamental laboratory tool. CRISPR-Cas12a complex and fluorescence-quenching (FQ) probes are introduced into tumor-derived extracellular vesicles (EV) through membrane fusion. When CRISPR-RNA hybridizes with the DNA target, activated Cas12a can trans-cleave FQ probes, resulting in fluorescence signals for the quantification of DNA mutation. Future advancements in multiplex and high-throughput mutation detection using this assay will streamline self-diagnosis and treatment monitoring at home.
Autori: Yuan Wan, M. M. Rahman, L. Wang, Y. Chen, W. Zhang, J. Wang, L. Lee
Ultimo aggiornamento: 2024-02-29 00:00:00
Lingua: English
URL di origine: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.02.26.582068
Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.02.26.582068.full.pdf
Licenza: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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