Лаборатория по технологии чипов, используемая при раннем выявлении рака предстательной железы
Лаборатория по технологии Chip могла бы более надежно обнаружить ранний стадию рака предстательной железы.
Электротехника и медицина, рука об руку
Группа исследователей из Университета Вирджинии разработала устройство Lab на чипе (LOC), способное обнаруживать рак гораздо быстрее, чем традиционные лабораторные анализы.
Ведущий исследователь Али Рохани держит устройство LOC. Изображение предоставлено Университетом Вирджинии
Команда возглавляет студент-выпускник электротехники Али Рохани и под руководством профессора электротехники и вычислительной техники Натана Свами (PDF). Они работают вместе с исследователями из Школы медицины UVA и Школы инженерии и прикладных наук (SEAS).
Прикладная лаборатория по технологии чипов
Технология Lab of Chip (LOC) - это подмножество MEMS (микроэлектромеханических систем), которая занимается миниатюризацией анализов, которые традиционно происходят в лабораторных условиях.
LOC часто занимается микрофлюидикой, обрабатывая чрезвычайно маленькие объемы жидкостей на наноуровне. В медицинском контексте это часто означает возможность тестирования жидкостей организма, таких как кровь, в очень небольших количествах.
Технология LOC изучалась в контексте медицины с 1990-х годов. Он способен использоваться для выявления и мониторинга ВИЧ, диабета и многих других заболеваний. Он также используется для выявления рака через идентификацию биомаркеров, называемых экзосомами.
Поиск иглы в стоге сена
Найти доказательства рака ранней стадии трудно. Рохани сравнивает процесс «поиска Уолдо» от «Where's Waldo».
Как и многие другие технологии, основанные на LOC, подход Рохани направлен на выявление рака, основанного на наборе характеристик, обнаруженных в крови, как то, как Уолдо идентифицируется его отличительной шляпой, рубашкой и очками. Однако этот проект фокусируется на использовании электрических сигналов.
Белки рака предстательной железы, как и любой протеин, имеют свой собственный химический и электрический профиль. Технология Rohani использует этот встроенный набор идентификаторов.
Чип начинается с образца крови в высокосолевой сыворотке.
Представление сыворотки на LOC с однородной концентрацией соли. Изображение предоставлено Университетом Вирджинии
Затем электрические сигналы применяются к этой среде с определенной частотой, которая стимулирует белки рака предстательной железы. Эти сигналы сохраняют нежелательные белки в высокосолевой сыворотке и создают то, что Рохани называет «черной дырой» концентрации соли, где собираются белки рака предстательной железы.
Датчик, расположенный внутри этой «черной дыры», затем может измерять только для желаемых белков рака предстательной железы.
Представление датчика LOC, измеряющего группу белков в области с низким содержанием соли чипа. Изображение предоставлено Университетом Вирджинии
Без мешающих белков датчик может определять присутствие белков рака предстательной железы с необычайной точностью и с очень маленьким образцом крови.
Текущее выявление рака предстательной железы
Текущая ранняя диагностика рака предстательной железы на основе крови несовершенна и требует, чтобы образцы крови отправлялись в лабораторию для анализа.
Анализ крови на простату-специфический антиген (PSA) предназначен для выявления уровней PSA, который создается в предстательной железе. По статистике, большее количество PSA в крови коррелирует с более высокими показателями рака предстательной железы.
Тем не менее, около 15% мужчин, имеющих «нормальные» уровни ПСА в крови, будут подтверждены, что при биопсии рак предстательной железы. Кроме того, многие факторы могут влиять на уровень ПСА в крови, помимо рака.
Результаты анализа крови на ПСА обычно занимают от одной до двух недель для передачи пациентам.
Рохани надеется дать возможность обнаружить рак ранней стадии в течение 10 минут и лишь небольшую пробу крови. Помимо этого, он надеется, что его проект позволит избежать ложных срабатываний и ложных негативов, которые являются общими для большинства случаев выявления рака.
Эта технология может сделать раннее обнаружение рака предстательной железы более надежным и доступным.