これらの小さなセンサーは癌を早期に検出する可能性があります
新しい研究では、ナノセンサーを使用して、癌の兆候となる可能性のあるタンパク質間相互作用を検出しています。調査結果は、はるかに早い段階でリンパ球性白血病を特定するのに特に役立つ可能性があります。
癌は、米国および世界の両方で主要な死因の1つです。米国国立がん研究所によると、2012年には世界中で800万人以上のがん関連の死亡があり、2018年には米国で60万人以上がこの病気で死亡する可能性があります。
この生命を脅かす病気の早期発見は非常に重要であり、医学者はできるだけ早く癌を診断するためのより新しくより効果的な方法を考案することに熱心に取り組んでいます。
現在、新しい研究では、小さなセンサーを使用して、癌を示す可能性のある微小な分子変化を検出しています。
ニューヨークのシラキュース大学の芸術科学部の物理学教授であるLiviuMovileanuは、シラキュースの物理学の博士研究者であるAvinash Kumar Thakurとともに、ジャーナルに掲載された論文でこれらのナノセンサーの役割について詳しく説明しています。 ネイチャーバイオテクノロジー。
Movileanu教授が説明するように、ナノセンサーは、骨髄から始まり血液中に広がる癌の一種であるリンパ球性白血病の検出に特に役立つ可能性があります。
米国では、2018年に約21,000人のリンパ球性白血病が新たに発生する可能性があり、その結果、4,500人以上が死亡する可能性があります。
ナノセンサーのしくみ
Movileanu教授の研究室で開発されたナノセンサーは、いわゆるタンパク質間相互作用（PPI）、つまり細胞の発達に不可欠なプロセスを検出できます。
いわゆるインタラクトームとは、「生体内で発生する可能性のあるタンパク質相互作用の完全なマップ」を指します。インタラクトミクス（または最先端の技術的および計算技術を使用したインタラクトームのマッピング）は、これらの相互作用の結果を研究する生物物理学の繁栄しているサブフィールドです。
PPIは、細胞の種類、その発達段階、環境条件など、さまざまな要因に依存します。一部のPPIは安定していますが、他のPPIは一時的です。
たとえば、遺伝子発現を活性化するために必要な相互作用や、細胞のシグナル伝達や癌細胞の発達に影響を与える相互作用は一過性であり、約1ミリ秒しか持続しません。
これらのPPIは一瞬であるため、現在利用可能な方法で検出することは困難です。
ただし、Movileanu教授の研究室で作成されたナノセンサーは、電流が通過する細胞膜に小さな開口部を作成することで、この障害を回避します。
タンパク質がこれらの小さな開口部またはナノポアを通過すると、電流の強度が変化します。これらの変化は、各タンパク質のアイデンティティと特性を明らかにします。
「単一のタンパク質サンプルから収集されたデータは膨大です」と博士号を取得したMovileanu教授は言います。ルーマニアのブカレスト大学で実験物理学を専攻し、現在はシラキュース大学物理学部の生物物理学および生物材料研究グループのメンバーです。
「私たちのナノ構造により、生化学的イベントを高感度、特異的、定量的に観察することができます」と研究者は続けます。 「その後、単一のタンパク質サンプルについて確実な評価を行うことができます。」
「ヒトゲノムの詳細な知識は、他のタンパク質との短い物理的関連に関与する多くの機能性タンパク質を同定するための新しいフロンティアを切り開いた」と研究者は続けている。
「これらのPPIの強度の大きな混乱は、病状につながります。これらの相互作用は一時的なものであるため、それらを評価するには新しい方法が必要です。」
物理学者はまた、彼のナノセンサーの微調整された検出メカニズムがどのように癌と戦うのを助けることができるかを説明します。
「細胞の個々の部分がどのように機能するかを知っていれば、細胞が正常な機能から腫瘍のような状態に逸脱する理由を理解できます[…]私たちの小さなセンサーは、バイオマーカーのスクリーニング、タンパク質のプロファイリング、および大きなセンサーに大きな影響を与える可能性があります。タンパク質のスケール研究[プロテオミクスとして知られています]。」
LiviuMovileanu教授
Movileanu教授は、彼のナノセンサーがリンパ性白血病の検出に特に役立つことを期待しています。リンパ性白血病は、血球が正常に成熟して死ぬのではなく、「骨髄に蓄積し、正常で健康な細胞を群がらせる」状態です。
