Skip to main content
RSS

С Зикой и раком будет бороться лаборатория на чипе

Будущее уже здесь: ученые из IBM совместно со Отделением генетики и геномных наук школы медицины Икан на горе Синай разработали микролабораторию на чипе, которая сможет фильтровать биологические частицы на наноуровне. С её помощью врачи смогут диагностировать такие заболевания как Зика и рак еще до появления симптомов у пациента. Позже исследователи планируют создать единый кремниевый чип со встроенной биохимической лабораторией. Новая технология опубликована в журнале Nature Nanotechnology.

Экзосомы. Электронная микрофотография из обсуждаемой статьи 

Авторам работы удалось отфильтровать биочастицы размером до 20 нанометров  в диаметре, содержащих ДНК, вирусы и экзосомы. Анализ этих частиц выявит признаки заболеваний до физических симптомов, когда шансы на выздоровление наиболее высоки.

 «Используя технологию наноразмерного детерминированного бокового смещения (nano-DLD), ученые IBM Джошуа Смит и Бенджамин Вунш разработали технологию “лаборатории на чипе”, которая пропускает образец жидкости через кремниевый чип, содержащий асимметричный массив стержней. Эти стержни сортируют микроскопические потоки наночастиц, задерживая объекты размером до десятков нанометров, — рассказали в IBM. — Уже созданный IBM чип имеет размер 2x2 см, однако ученые планируют увеличить плотность и тем самым повысить функциональность и производительность новой технологии».

Стержни nano-DLD пропускают поток частиц, задерживая более крупные частицы не останавливая общий поток: именно этим новая технология и отличается от традиционных лабораторий на чипе. Кроме того, такие стержни способны распределять массив частиц разных размеров на отдельные потоки. В рамках текущей стратегии ученые IBM собираются расширить число биочастиц, которые могут быть отфильтрованы с помощью технологии. Исследователи также планируют улучшить точность и специфические характеристики для применения в практической медицине. Переносимые экзосомами данные о размере, поверхностные белки и нуклеиновая кислота могут указывать на наличие и степень развития рака и других заболеваний, пояснили в корпорации.

 «Способность сортировать и пополнять биомаркеры на наноуровне с помощью “лабораторий на чипе” открывает путь к пониманию природы таких заболеваний, как рак и вирусные инфекции, например, грипп или вирус Зика. Дополнительный запас времени позволит врачам принимать более обоснованные решения на ранних стадиях заболевания, когда лечение наиболее эффективно», 

— убежден Густаво Столовицкий, руководитель программы трансляционной системной биологии и нанобиотехнологии IBM Research.

Ученые надеются считывать информацию из экзосом, служащую для межклеточного взаимодействия. Это поможет прояснить важные вопросы биологии заболеваний, а также откроет путь к применению неинвазивных и, следовательно, доступных даже в домашних условиях инструментов диагностики. Регулярный мониторинг межклеточных процессов позволит медикам следить за индивидуальным состоянием здоровья пациента или развитием заболевания.

«Когда мы опережаем болезнь, мы неплохо с ней справляемся. Когда же болезнь впереди нас, лечение оказывается гораздо сложнее. Одним из важнейших достижений нашего сотрудничества с IBM является создание базы для выявления определенных состояний экзосом. Они могут обнаруживаться до того, как появятся первые симптомы или болезнь начнет прогрессировать, — отметил Карлос Кордон-Кардо, доктор медицинских наук, президент департамента патологии Mount Sinai Health System и профессор патологии, генетики и геномных наук и онкологических наук в Школе медицины Икан. — Экспертиза Школы Икан в области рака и патологии, а также знания IBM в сфере системной биологии и новейшая технология фильтрации на наноуровне помогут нам в поиске специфических чувствительных биомаркеров в экзосомах. Благодаря этому мы сможем выявить рак на ранних стадиях и понять, как следует его лечить».

Nature Nanotechnology: Nanoscale Lateral Displacement Arrays for Separation of Exosomes and Colloids Down to 20n, DOI: 10.1038/NNANO.2016.134

Benjamin H. Wunsch (IBM Research), Joshua T. Smith (IBM Research), Stacey M. Gifford (IBM Research), Chao Wang (current affiliation: Arizona State University), Markus Brink (IBM Research), Robert Bruce (IBM Research), Robert H. Austin (Princeton University), Gustavo Stolovitzky (IBM Research), and Yann Astier (current affiliation: Roche Molecular Systems)

#Диагностика   #Зика   #Лаборатория на чипе  
14 Августа