Sensor kecil ini dapat mengesan barah lebih awal
Penyelidikan baru menggunakan nanosensor untuk mengesan interaksi protein-ke-protein yang mungkin memberi isyarat kepada barah. Penemuan ini terbukti sangat berguna untuk mengenal pasti leukemia limfositik lebih awal.
Kanser adalah salah satu penyebab utama kematian di Amerika Syarikat dan di seluruh dunia. Menurut Institut Kanser Nasional, terdapat lebih daripada 8 juta kematian akibat barah di seluruh dunia pada tahun 2012, dan lebih dari 600,000 orang di A.S. mungkin mati akibat penyakit ini pada tahun 2018.
Pengesanan awal penyakit yang mengancam nyawa ini sangat penting, dan para saintis perubatan berusaha keras untuk mencari kaedah yang lebih baru dan lebih berkesan untuk mendiagnosis barah secepat mungkin.
Sekarang, penyelidikan baru menggunakan sensor kecil untuk mengesan perubahan molekul minit yang mungkin menunjukkan barah.
Liviu Movileanu, seorang profesor fizik di College of Arts and Sciences di Syracuse University di New York, bersama dengan Avinash Kumar Thakur, seorang penyelidik kedoktoran dalam bidang fizik di Syracuse, memperincikan peranan nanosensor ini dalam sebuah makalah yang muncul dalam jurnal. Bioteknologi Alam.
Seperti yang dijelaskan oleh Prof Movileanu, nanosensor sangat berguna untuk mengesan leukemia limfositik, sejenis barah yang bermula pada sumsum tulang dan menyebar ke dalam darah.
Di A.S., hampir 21,000 kes baru leukemia limfositik mungkin berlaku pada tahun 2018, dan lebih daripada 4.500 orang mungkin mati akibatnya.
Bagaimana nanosensor berfungsi
Sensor nanosor yang berasal dari makmal Prof. Movileanu dapat mengesan apa yang disebut interaksi protein-ke-protein (PPI), iaitu proses yang penting untuk pengembangan sel.
Interactome yang disebut merujuk kepada "peta lengkap interaksi protein yang boleh berlaku pada organisma hidup." Interactomics - atau memetakan interaksome, menggunakan teknik teknologi dan komputasi canggih - adalah subbidang biofizik yang berkembang yang mengkaji akibat interaksi ini.
PPI bergantung pada pelbagai faktor, seperti jenis sel, tahap perkembangannya, dan keadaan persekitaran. Sebilangan PPI stabil, tetapi yang lain bersifat sementara.
Sebagai contoh, interaksi yang diperlukan untuk mengaktifkan ekspresi gen atau yang mempengaruhi isyarat sel dan perkembangan sel barah adalah sementara, yang bermaksud bahawa ia hanya berlangsung sekitar satu milisaat.
Sifat PPI yang sekilas ini menjadikannya sukar untuk dikesan dengan kaedah yang ada sekarang.
Walau bagaimanapun, sensor nanosor yang berasal dari makmal Prof Movileanu melewati halangan ini dengan membuat bukaan kecil di membran sel yang melaluinya arus elektrik.
Apabila protein melalui bukaan kecil atau nanopori ini, mereka mengubah intensiti arus elektrik. Perubahan ini menunjukkan identiti dan sifat setiap protein.
"Data yang diperoleh dari sampel protein tunggal sangat besar," kata Prof Movileanu, yang memperoleh gelar Ph.D. dalam fizik eksperimen dari University of Bucharest di Romania dan kini menjadi anggota kumpulan penyelidikan biofizik dan biomaterial di Jabatan Fizik di Syracuse.
"Struktur nano kami membolehkan kami memerhatikan kejadian biokimia secara sensitif, spesifik, dan kuantitatif," lanjut penyelidik. "Selepas itu, kita dapat membuat penilaian yang kukuh mengenai satu sampel protein."
"Pengetahuan terperinci tentang genom manusia telah membuka perbatasan baru untuk mengenal pasti banyak protein berfungsi yang terlibat dalam hubungan fizikal singkat dengan protein lain," lanjut penyelidik.
"Gangguan besar dalam kekuatan PPI ini menyebabkan keadaan penyakit. Kerana sifat interaksi ini sementara, kaedah baru diperlukan untuk menilai mereka. "
Ahli fizik juga menerangkan bagaimana mekanisme pengesanan nanosensor yang diselaraskan dapat membantu melawan barah.
"Sekiranya kita mengetahui bagaimana bahagian-bahagian individu berfungsi, kita dapat mengetahui mengapa sel menyimpang dari fungsi normal ke keadaan seperti tumor […] Sensor kecil kita mungkin melakukan perkara besar untuk pemeriksaan biomarker, profil protein, dan besar- kajian skala protein [dikenali sebagai proteomik]. "
Prof Liviu Movileanu
Movileanu berharap nanosensornya sangat berguna untuk mengesan leukemia limfosit, keadaan di mana sel-sel darah tidak matang dan mati seperti biasa, tetapi "terbentuk di sumsum tulang dan mengeluarkan sel-sel normal dan sihat."
