Her yıl, yaklaşık 85.000 Amerikalıya mesane kanseri teşhisi konuluyor. Tedavi genellikle başarılı olsa da, mesane kanserinin en yüksek nüks oranlarından birine sahip olduğu biliniyor: Tedavi sonrasında, hastaların yaklaşık %50'si önümüzdeki beş yıl içinde tekrar tümör geliştiriyor. Bu durum, onu toplum için en pahalı kanserlerden biri haline getiriyor.
MIT araştırmacıları, bu hastaları düzenli olarak izlemek için yeni bir yöntem geliştirdi; bu, yeniden büyüyen tümörlerin çok daha erken tespit edilmesini sağlayabilir. Özel nanosensörlerle kaplanmış bir kateter kullanarak, ekip, mesane kanseri hücreleri tarafından üretilen bir proteinin çok düşük seviyelerini tespit edebileceklerini ve dokudaki konumunu görüntüleyebileceklerini gösterdi.
Araştırmacılar, bu algılama yaklaşımının, hastalarda mesane kanserini izlemek için kullanılan idrar analizi yöntemine göre neredeyse 50.000 kat daha hassas olduğunu hesapladı. Bir hayvan çalışmasında, sensörler tarafından üretilen floresan sinyallerin, tümörün mesanenin iç yüzeyindeki konumunu belirlemek için kullanılabileceğini gösterdiler ve kimyasal bir görüntü sağladılar.
“Bu, ışık yerine moleküller için bir kamera gibi,” diyor MIT Kimya Mühendisliği Carbon P. Dubbs Profesörü Michael Strano. “Bir dizide bir milyar nanosensörünüz varsa, bunları kullanarak kaynaklarını bulmanıza yardımcı olacak bir kimyasal görüntü oluşturabilirsiniz.”
Strano, çalışmanın kıdemli yazarıdır ve bu çalışma bugün Nature Nanotechnology dergisinde yayımlanmıştır. Schmidt Bilim postdoktoru Wonjun Yim ve MIT postdoktoru Hohyung Kang, makalenin baş yazarlarıdır. Diğer yazarlar arasında MIT lisansüstü öğrencisi Marco Machado, lisans öğrencisi Maeve McGinnis ve postdoktor Byungha Kang bulunmaktadır.
“Kimyasal görüntüler”
Yeni algılama yaklaşımı, lazer ışığına maruz kaldığında doğal olarak floresan olan, karbon atomlarından yapılmış, boş, nanometre kalınlığındaki silindirlere dayanmaktadır. Son 10 yılda, Strano’nun laboratuvarı, bu nanotüplerin “sentetik antikorlar” ile kaplanarak farklı molekülleri algılayacak şekilde özelleştirilebileceğini göstermiştir; bu polimerler belirli bir hedefle etkileşime girecek şekilde tasarlanabilir.
Hedef analiz maddeleri mevcut olduğunda, bunların sentetik antikorlarla etkileşimi, karbon nanotüplerinin ürettiği dalga boyunu kaydırmasına veya floresan yoğunluğunu değiştirmesine neden olur. Strano’nun laboratuvarı, hidrojen peroksit, riboflavin ve viral proteinler dahil olmak üzere farklı hedefleri tespit edebilen yaklaşık yirmi farklı sensör geliştirmiştir.
Yeni çalışma için araştırmacılar, mesane kanseri için biyomarker olarak FDA onaylı olan nükleer matris proteini 22 (NMP-22) olarak bilinen bir proteini tespit edebilen bir sensör tasarladılar. NMP-22, idrar örneklerinde tespit edilebilir, ancak genellikle önemli ölçüde seyreltildiği, bozulduğu ve salgılandıktan sonra temizlendiği için, tümörler yalnızca daha ileri aşamalara ulaştıklarında tespit edilebilir.
Daha erken tespit sağlamak için, MIT ekibi, sensörlerini mesane içinde, tümörün yakınında yerel olarak yükseltilmiş konsantrasyonlarda NMP-22’yi tespit edebilecekleri bir şekilde yerleştirmeyi amaçladı. Tasarladıkları cihaz, NMP-22’yi algılayabilen nanotüplerle kaplanmış bir idrar kateterinden oluşmaktadır. Kateter ayrıca, kateterin ucunda yer alan küçük bir cihaz olan bir top lensi içerir.
Bu lens, 360 derece döner, lazer ışığı yayar ve ardından nanosensörler tarafından yayılan floresan ışığı emer. Bu floresan sinyallerin rengi ve konumunu analiz ederek, araştırmacılar tespit edilen herhangi bir biyomarkerin konumunu haritalayabilirler.
Bu kimyasal görüntüler, yalnızca biyomarkerin mevcut olup olmadığını değil, aynı zamanda kanserli hücrelerin konumunu da ortaya çıkarabilir.
“Bir doku bölgesini tarıyorsanız, orada bir tümör olduğunu gösteren bir sinyalin olduğunu bilmekle kalmayıp, aynı zamanda konumunu da bilmek istersiniz ki onu
