Naukowcy z IBM Research opracowali nowe laboratorium chipowe, czyli miniaturowe urządzenie analityczne, które jest w stanie separować cząsteczki biologiczne w nanoskali. Nano-DLD, bo tak została nazwana technologia, może pomóc w identyfikacji raka i innych chorób nawet przed pojawieniem się pierwszych symptomów fizycznych i bez konieczności biopsji tkanek. Testy jej skuteczności są prowadzone we współpracy z Icahn School of Medicine przy szpitalu Mt. Sinai w Nowym Jorku.
Wyniki badań zespołu IBM udowodniły możliwość separacji biocząsteczek nawet o średnicy 20 nanometrów – DNA, wirusów czy egzosomów. Te ostatnie są coraz częściej traktowane jako cenne biomarkery, zawierające informacje na temat stanu komórek, z których zostały wydzielone. Określenie ich wielkości oraz zawartości białek powierzchniowych i kwasu nukleinowego pozwala diagnozować oraz przewidywać wystąpienie nowotworów złośliwych lub innych chorób, a także ich naturę i pochodzenie. Egzosomy można znaleźć we krwi, ślinie czy moczu, co oznacza możliwość ich badania w procesie płynnej biopsji, znacznie mniej inwazyjnej niż tradycyjny sposób pobierania tkanek.
Laboratorium chipowe (lab-on-a-chip) to wyjątkowo pomocne narzędzie diagnostyczne, pozwalające na przeprowadzenie badań szybciej, łatwiej i z wykorzystaniem mniejszych próbek. Naukowcy IBM wykorzystali technologię nano-DLD i w płytce o wymiarach 2 na 2 cm zamknęli szereg procesów niezbędnych do analizy, które normalnie byłyby wykonywane w pełnowymiarowym laboratorium biochemicznym. Badanie polega na przepuszczeniu strumienia cząstek przez krzemowy chip z asymetrycznymi kolumnami, który sortuje je w zależności od rozmiaru, a jednocześnie nie zaburza przepływu i nie obniża wydajności.
– Zdolność do sortowania biomarkerów w nanoskali w technologii chipowej otwiera drzwi do zrozumienia chorób nowotworowych czy wirusów grypy lub Zika – mówi Gustavo Stolovitzky, dyrektor odpowiedzialny za projekt w IBM Research. – Nasze rozwiązanie oferuje prostą, nieinwazyjną i przystępną metodę wykrywania i monitorowania chorób nawet na najwcześniejszych etapach, na długo przed pojawieniem się objawów fizycznych. Ten dodatkowy czas oraz bardziej szczegółowe informacje na temat biocząsteczek pozwolą lekarzom na podjęcie decyzji na bardziej solidnych podstawach i gdy możliwości leczenia dają największe szanse powodzenia – dodaje.
Technologia opracowana przez IBM będzie teraz testowana we współpracy z Icahn School of Medicine przy szpitalu Mt. Sinai w Nowym Jorku. Prowadzone tam badania będą dotyczyły diagnozowania raka prostaty, najczęściej występującego nowotworu wśród mężczyzn w Stanach Zjednoczonych. IBM ma w planach dalszy rozwój swojego laboratorium chipowego, aby mogło identyfikować bardziej różnorodne biocząsteczki.