מקרי המוות מסרטן ריאות יורדים במדינות מפותחות עקב גילוי מוקדם, המאפשר טיפולים מרפאים בזמן. עם זאת, סרטן הריאות עדיין מביא לשיעורי תמותה גבוהים במדינות בעלות הכנסה נמוכה ובינונית (LMICs), שבהן יש צורך בכלי אבחון חדשים.
מחקר שפורסם לאחרונה ב-Science Advances מפרט פלטפורמת גילוי סרטן ריאות לא פולשנית, בעלות נמוכה בשם PATROL, המדגימה את הביצועים וההשפעה הפוטנציאלית שלה.
לימוד: פלטפורמת אבחון שתן ניתנת לשאיפה נקודתית. קרדיט תמונה: mi_viri/Shutterstock.com
רקע כללי
טומוגרפיה ממוחשבת במינון נמוך (LDCT) היא פלטפורמת הבחירה לבדיקת סרטן ריאות בשלב מוקדם בהיעדר תסמינים בקרב אנשים בסיכון גבוה למצב. הזמינות והשימוש בו הפחיתו את מקרי המוות מסרטן הריאות בעד רבע בניסויים קליניים.
עם זאת, מדובר בפלטפורמה מתוחכמת ועתירת כוח אדם, עם חדירה לקויה בקרב אוכלוסיות בעלות הכנסה נמוכה או בינונית.
ביופסיות נוזליות הן טכנולוגיה מבטיחה נוספת המזהה רמות נמוכות של סמנים ביולוגיים הקשורים לסרטן בנוזלי הגוף. אלה גם דורשים משאבים ברמה גבוהה, המגבילים את תחולתם לאוכלוסיות עניות יותר.
פגם חמור לא פחות בשימוש הנרחב בביופסיות נוזליות הוא שהן תלויות בסמנים ביולוגיים בזרם הדם, אם כי רבים נמצאים במיקרו-סביבת הגידול.
מה הראה המחקר?
הפלטפורמה הנוכחית היא PATROL, שהיא קיצור של ננו-חיישנים ניתנים לאירוסוליזציה בנקודת טיפול עם ברקודים של אוליגונוקלאוטידים המגיבים לגידול.
הוא מבוסס על קבוצה של ננו-חיישנים מבוססי פעילות (ABNs) המסודרים במערך נשימה של אירוסולים בקנה מידה מיקרו, שניתן להעמיס על משאפים או נבולייזרים. כל חיישן נושא ברקוד DNA.
בנוכחות סרטן ריאות, פרוטאזות ספציפיות עוברות ויסות. אלה פיצלו את ה-ABNs, וגרמו לשחרור מולקולות מדווחות DNA שבסופו של דבר עושות את דרכן החוצה מהגוף באמצעות שתן. השתן הוכח על ידי כרומטוגרפיה/ספקטרומטריה כמכיל את הפפטידים המעניינים.
בשלב הבא, החוקרים עברו לזיהוי נקודת טיפול (POC) כדי להתאים את הבדיקה להגדרות של משאבים נמוכים. הם תכננו כלי לניתוח שתן בצורה של מבחן זרימה צידית מבוססת נייר מרובה (LFA).
הבדיקה מתבצעת על ידי שאיפת מערך הסמנים הביולוגיים של ABN ואחריו LFA של שתן. חתימת ABN זמינה תוך 20 דקות, והבדיקה מתבצעת בטמפרטורת החדר.
חלקיקי ה-ABN עוצבו מחדש כדי להפוך במהירות מקנה מידה ננו לחלקיקים מוארסוסוליים בגדלים של 1-3 מיקרומטר. חלקיקים קטנים יותר מזה ננשפים לרוב, בעוד שחלקיקים גדולים יותר אינם עוברים את דרכי הנשימה העליונות.
לאחר מכן, הם השתמשו בספרייה גדולה של ABNs המותאמים אישית לפלטפורמה זו כדי ליצור קבוצה של ארבעה סמנים, הוסיפו ברקודים של DNA והכפילו אותם עם LFAs בטמפרטורת החדר.
הם קבעו את ריכוז מצע הפרוטאז, דפוס זרימת האוויר ומצב האספקה שיניבו את התוצאות הטובות ביותר עם מינימום רעשי רקע.
באמצעות מודל של סרטן ריאות של עכבר, החוקרים הדגימו כי ל-PATROL יש רגישות וסגוליות גבוהות לאדנוקרצינומות בריאות בשלב מוקדם.
עם זאת, המשמעות הכוללת של השטח מתחת לעקומה (AUC) עבור כוח הניבוי של הגשושיות הייתה בסדר גודל אחד פחות מאשר בספקטרומטריית מסה. ובכל זאת, הרגישות עמדה על 75%, בדומה לזו של מיקרו-CT, עם רגישות של 100%.
מה ההשלכות?
"ביחד, ל-PATROL יש פוטנציאל קליני רב לא רק להשיג גילוי סרטן ריאות רגיש וספציפי בשלבים מוקדמים, אלא גם כדי לאפשר פריסה קלה במסגרות מוגבלות במשאבים.."
עיצוב מאוד מודולרי זה משתמש בפורמט בניהול עצמי, ברקודים מיוצבים של אוליגונוקלאוטידים הניתנים בקלות על גבי רצועות נייר, ובדיקות מרובבות כדי לקלוט את הסמנים הביולוגיים הפפטידים המצביעים על פרוטאוליזה מופרעת בסרטן ריאות בשלב מוקדם.
ערפול ושאיפה שימשו במשך עשרות שנים לטיפול במחלות ריאות כרוניות. הם מתוכננים היטב להעביר את החלקיקים המעניינים לריאות מבלי להתפרק בגוף.
זה מנוצל כאן כדי להבטיח שהחלקיקים האבחוניים חודרים לריאות, במיוחד לאזורים ההיקפיים, כולל הסמפונות, הסמפונות והאלוויאולים, שבהם מתרחש בעיקר סרטן הריאות.
PATROL לא רק מניב אותות מוגברים אלא מפחית רעש, ובכך מגדיל את הספציפיות של זיהוי סרטן ריאות בשלב מוקדם.
על ידי שינוי התכשירים, ניתן להתאים את אתר ההשקעה כך שיתרחש עמוק יותר או שטחי יותר בעץ הטראכאוברונכיאלי.
השימוש ב-LFA המבוסס על ברקודים סינתטיים של DNA שזוהו בהכלאה ישירה על רצועות נייר מבטל את ההגברה כמו בתגובת שרשרת פולימראז או בשיטות CRISP-R, ומאפשר בדיקה מהירה ומרובת עם תוצאות תוך 20 דקות.
מחקר נוסף יכול לעזור להתאים אישית את ספריית ה-ABNs כדי לכוונן ולהתאים את הפלטפורמה לסרטני ריאה אחרים. בנוסף, ניתן להאריך אותו לכיסוי מחלות ריאות וזיהומים כרוניות.
"אנו רואים בדעתנו כי על ידי שחרור בדיקת מחלות מהסביבה עתירת המשאבים הנוכחית שלה, אנו עשויים לאפשר בדיקות מעקב ריאליות שיזהו מחלה כאשר היא עדיין קלה לטיפול."
