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Sono in grado di analizzare secrezioni cellulari espulse con le lacrime che sono marcatori del cancro.
Gli scienziati del Terasaki Institute for Biomedical Innovation (TIBI) hanno sviluppato una lente a contatto in grado di catturare e rilevare esosomi, vescicole di dimensioni nanometriche presenti nelle secrezioni corporee, come le lacrime, che hanno il potenziale per essere biomarcatori diagnostici del cancro.
La lente è stata progettata con microcamere legate ad anticorpi in grado di catturare gli esosomi trovati nelle lacrime. Questa lente a contatto a microcamera di segnalazione coniugata con anticorpi (ACSM-CL) può rilevare con anticorpi specifici marcati con nanoparticelle per la visualizzazione selettiva.
Ciò offre una potenziale piattaforma per il pre-screening del cancro e uno strumento diagnostico di supporto facile, rapido, sensibile, economico e non invasivo.
Gli esosomi si formano all’interno della maggior parte delle cellule e vengono secreti in molti fluidi corporei, come plasma, saliva, urina e lacrime, la discarica di materiali indesiderati dalle loro cellule di origine.
Ora è noto che gli esosomi possono trasportare diverse biomolecole tra le cellule. È stato anche dimostrato che esiste una ricchezza di proteine di superficie sugli esosomi, alcune comuni a tutti gli esosomi e altre che aumentano in risposta al cancro, alle infezioni virali o alle lesioni. Inoltre, gli esosomi derivati dai tumori possono influenzare fortemente la regolazione, la progressione e le metastasi del tumore.
A causa di queste capacità, c’è stato molto interesse nell’uso degli esosomi per la diagnosi del cancro e la previsione della prognosi / trattamento. Tuttavia, ciò è stato ostacolato dalla difficoltà di isolare gli esosomi in quantità e purezza sufficienti per questo scopo.
I metodi attuali comportano noiosi e dispendiosi in termini di tempo ultracentrifuga e gradienti di densità, della durata di almeno dieci ore per essere completati. Ulteriori difficoltà sono poste nel rilevamento degli esosomi isolati; i metodi comunemente usati richiedono attrezzature costose e che consumano spazio.
Il team TIBI ha sfruttato la propria esperienza nella progettazione e fabbricazione di biosensori per lenti a contatto per eliminare la necessità di questi metodi di isolamento ideando il loro ACSM-CL per catturare gli esosomi dalle lacrime, una fonte ottimale e più pulita di esosomi rispetto a sangue, urina e saliva.
Hanno inoltre facilitato e ottimizzato la preparazione del loro ACSM-CL mediante l’uso di approcci alternativi. Durante la fabbricazione delle microcamere per la loro lente, il team ha utilizzato un approccio di taglio e incisione laser diretto piuttosto che lo stampaggio fuso convenzionale per la ritenzione strutturale sia delle camere che della lente.
Inoltre, il team ha introdotto un metodo che ha modificato chimicamente le superfici della microcamera per attivarle per il legame anticorpale.
Questo metodo è stato utilizzato al posto degli approcci standard, in cui i materiali metallici o nanocarbonici devono essere utilizzati in costose camere bianche.
Il team ha quindi ottimizzato le procedure per legare un anticorpo di cattura alle microcamere ACSM-CL e un diverso anticorpo di rilevamento (controllo positivo) su nanoparticelle d’oro che possono essere visualizzate spettroscopicamente. Entrambi questi anticorpi sono specifici per due diversi marcatori di superficie trovati su tutti gli esosomi.
In un esperimento di convalida iniziale, l’ACSM-CL è stato testato contro gli esosomi secreti in supernatanti da dieci diverse linee di tessuti e cellule tumorali. La capacità di catturare e rilevare gli esosomi è stata convalidata dagli spostamenti spettroscopici osservati in tutti i campioni di prova, rispetto ai controlli negativi.
Risultati simili sono stati ottenuti quando l’ACSM-CL è stato testato con dieci diversi campioni di lacrime raccolti da volontari.
Negli esperimenti finali, gli esosomi raccolti da tre diverse linee cellulari con diverse espressioni di marcatori di superficie sono stati testati con l’ACSM-CL, insieme a diverse combinazioni di anticorpi di rilevamento specifici del marcatore.
I modelli risultanti di rilevamento e non rilevamento di esosomi dalle tre diverse linee cellulari sono stati come previsto, convalidando così la capacità dell’ACSM-CL di catturare e rilevare con precisione esosomi con diversi marcatori di superficie.
”Gli esosomi sono una ricca fonte di marcatori e biomolecole che possono essere presi di mira per diverse applicazioni biomediche”, ha affermato Ali Khademhosseini, direttore e CEO di TIBI. “La metodologia che il nostro team ha sviluppato facilita notevolmente la nostra capacità di attingere a questa fonte”.
