Yeni Sensör Teknolojisi Akciğer Kanserinin Erken Tespitini Sağlayabilir

Massachusetts Teknoloji Enstitüsü’nden (MIT) bilim insanları, akciğer kanseri teşhisine basitleştirilmiş bir yaklaşım sunan bu son teşhis teknolojisini tanıttı. MIT’de geliştirilen yeni teknoloji, nanopartiküler sensörlerin solunması ve ardından bir idrar testinin yapılması sonucunda akciğer kanserinin daha hızlı ve erken tespit edilmesini sağlıyor.

Yeni teşhis, bir inhaler veya bir nebülizör tarafından iletilebilen nanosensörlere dayanmaktadır. Sensörler akciğerlerde kansere bağlı proteinlerle karşılaştığında idrarda biriken bir sinyal üretiyor ve bu sinyal basit bir kağıt test çubuğuyla tespit edilebiliyor.

Bu yaklaşım potansiyel olarak akciğer kanseri tanısı için mevcut altın standart olan düşük doz bilgisayarlı tomografinin (BT) yerini alabilir veya onu destekleyebilir. Araştırmacılar, BT tarayıcılarının yaygın olarak bulunmadığı düşük ve orta gelirli ülkelerde bunun özellikle önemli bir etkisi olabileceğini söylüyor.

MIT’de John ve Dorothy Wilson Sağlık Bilimleri ve Teknolojisi ile Elektrik Mühendisliği ve Bilgisayar Bilimleri Profesörü ve MIT’nin Koch Bütünleştirici Kanser Araştırmaları Enstitüsü ve Tıp Mühendisliği ve Bilim Enstitüsü üyesi Sangeeta Bhatia; “Dünya çapında kanser, düşük ve orta gelirli ülkelerde giderek daha yaygın hale gelecek. Akciğer kanserinin dünya çapındaki epidemiyolojisi, kirlilik ve sigaradan kaynaklanıyor. Bu nedenle bu tür teknolojilere erişimin büyük bir etkiye sahip olabileceği ortamlar olduğunu biliyoruz” diyor.

Solunabilir Parçacıklar;

Akciğer kanserinin mümkün olduğu kadar erken teşhis edilmesine yardımcı olmak için, ABD Önleyici Hizmetler Görev Gücü, 50 yaşın üzerindeki yoğun sigara içenlerin yıllık BT taramasından geçmesini önermektedir. Ancak bu hedef gruptaki herkes bu taramaları yaptırmıyor veya bu taramayı yaptıranlar arasında ise taramaların yüksek hatalı pozitif oranı gereksiz, invaziv testlere yol açabiliyor

Bhatia son on yılını kanser ve diğer hastalıkların teşhisinde kullanılmak üzere nanosensörler geliştirmekle geçirdi ve bu çalışmada kendisi ve meslektaşları bunları akciğer kanseri için BT taramasına daha erişilebilir bir alternatif olarak kullanma olasılığını araştırdı

Geliştirilen bu sensörler tümörlerde genellikle aşırı aktif olan proteaz adı verilen enzimlerle karşılaştığında parçacıktan ayrılan DNA barkodu gibi bir raportörle kaplanmış polimer nanopartiküllerden oluşuyor. Bu sensörler sonunda idrarda birikiyor ve vücuttan atılıyor.

Karaciğer ve yumurtalıklar gibi diğer kanser bölgelerini hedef alan sensörlerin önceki versiyonları intravenöz olarak verilmek üzere tasarlanmıştı. Akciğer kanseri teşhisi için araştırmacılar, daha düşük kaynak olanaklarının olduğu ortamlarda uygulamayı kolaylaştırabilecek, solunabilen bir versiyon oluşturmak istediler.

Zhong; “Bu teknolojiyi geliştirdiğimizde amacımız, kanseri yüksek özgüllük ve hassasiyetle tespit edebilen ve aynı zamanda erişilebilirlik eşiğini düşürebilen bir yöntem sağlamaktı, böylece akciğer kanserinin erken teşhisinde kaynak eşitsizliğini iyileştirebileceğimizi umuyoruz.” diyor.

Bunu başarmak için araştırmacılar parçacıkların iki formülasyonunu oluşturdular: Aerosol haline getirilip bir nebülizörle dağıtılabilen bir çözelti ve bir inhaler kullanılarak dağıtılabilen bir kuru toz.

Parçacıklar akciğerlere ulaştığında doku tarafından emilir ve burada mevcut olabilecek proteazlarla karşılaşırlar. İnsan hücreleri yüzlerce farklı proteazı eksprese edebilir ve bunlardan bazıları tümörlerde aşırı aktif olup, hücre dışı matrisin proteinlerini keserek kanser hücrelerinin orijinal konumlarından ayrılmasına yardımcı olurlar. Böylelikle bu kanserli proteazlar, sensörlerden DNA barkodlarını parçalayarak, barkodların idrarla atılana kadar kan dolaşımında dolaşmasına olanak tanır.

Bu teknolojinin önceki versiyonlarında araştırmacılar, idrar örneğini analiz etmek ve DNA barkodlarını tespit etmek için kütle spektrometresi kullanıyordu. Bununla birlikte kütle spektrometresi, imkanların sınırlı olduğu ortamlarda mevcut olamayabilecek ekipmanlar gerektirir. Bu nedenle, bu versiyon için araştırmacılar, barkodların bir kağıt test şeridi kullanılarak tespit edilmesine olanak tanıyan bir yanal akış tahlili oluşturdu.

20 Dakikada Sonuç Alınıyor;

Araştırmacılar şeridi, her biri farklı bir proteazın varlığını gösteren dört farklı DNA barkodunu tespit edecek şekilde tasarladılar. Böylelikle idrar örneğinin herhangi bir ön işleme tabi tutulmasına veya işlenmesine gerek olmuyor ve sonuçlar örnek alındıktan yaklaşık 20 dakika sonra okunabiliyor.

Bhatia; “Bu tahlili, yetersiz kaynakların olduğu ortamlarda bir test yöntemi olarak kullanılabilir olması için gerçekten çok çalıştık. Bu nedenle fikir herhangi bir numune işleme yapmamak, herhangi bir amplifikasyon yapmamak, sadece numuneyi kağıda doğru şekilde koyabilmektin ibaretti. Böylelikle sonuçlar 20 dakika içinde okunabilir hale gelecekti.” diyor.

Hızlı ve Doğru Teşhis;

Araştırmacılar teşhis sistemlerini, insanlarda görülenlere benzer akciğer tümörleri geliştirecek şekilde genetiği değiştirilmiş farelerde test etti. Sensörler, tümörler oluşmaya başladıktan 7,5 hafta sonra uygulandı; bu, muhtemelen insanlarda evre 1 veya 2 kanserle ilişkili olabilecek bir zaman noktasıdır.

Araştırmacılar, fareler üzerinde yaptıkları ilk deney setinde, farklı proteazları tespit etmek için tasarlanmış 20 farklı sensörün seviyelerini ölçtüler. Bu sonuçları analiz etmek için bir makine öğrenimi algoritması kullanan araştırmacılar, doğru teşhis sonuçları vereceği tahmin edilen yalnızca dört sensörden oluşan bir kombinasyon belirlediler. Daha sonra bu kombinasyonu fare modelinde test ettiler ve erken evre akciğer tümörlerini doğru bir şekilde tespit edebildiğini buldular.

Araştırmacılar insanlarda kullanımda, doğru bir teşhis koymak için daha fazla sensöre ihtiyaç duyulabileceğini, ancak bunun her biri dört farklı DNA barkodunu algılayan birden fazla kağıt şeridi kullanılarak elde edilebileceğini söylüyor.

Araştırmacılar şimdi, kullandıkları sensör panellerinin insan kanserlerini tespit etmede de işe yarayıp yaramayacağını görmek için insan biyopsi örneklerini analiz etmeyi planlıyor. Uzun vadede ise insanlar üzerinde klinik deneyler yapmayı umuyorlar. 

Dünyanın BT taramasına erişimin sınırlı olduğu bazı bölgelerinde bu teknoloji, özellikle sonuçların tek bir muayenede alınabilmesi nedeniyle akciğer kanseri taramasında çarpıcı bir iyileşme sağlayabilir.

Bhatia; “Buradaki fikir, gelip bir takip testine ihtiyacınız olup olmadığına dair bir cevap almanız ve erken lezyonları olan hastaları iyileştirici cerrahi veya hayat kurtarıcı ilaçlar alabilmeleri için sisteme dahil edebilmemizdir.” diyor.

Haber Kaynağı: https://clpmag.com/disease-states/cancer/lung-cancer/new-sensor-technology-may-enable-early-lung-cancer-detection/