Собаки могут использовать свое невероятное обоняние, чтобы вынюхивать различные формы рака в человеческом дыхании, крови и образцах мочи. Точно так же в лаборатории гораздо более простой организм, аскариды C. elegans , пробирается к раковым клеткам, следуя по следу запаха. Сегодня ученые сообщают об устройстве, которое использует крошечных червей для обнаружения клеток рака легких. Этот «червь на чипе» может когда-нибудь помочь врачам неинвазивно диагностировать рак на более ранней стадии.
Исследователи представят свои результаты сегодня на весенней встрече Американского химического общества (ACS). ACS Spring 2022 — это гибридная встреча, которая проводится виртуально и лично с 20 по 24 марта, с доступом по запросу с 21 марта по 8 апреля. На встрече представлено более 12 000 презентаций по широкому кругу научных тем.
Ранняя диагностика рака имеет решающее значение для эффективного лечения и выживания, говорит Нари Джанг, аспирант, который представляет работу на встрече. Поэтому методы скрининга рака должны быть быстрыми, простыми, экономичными и неинвазивными. В настоящее время врачи диагностируют рак легких с помощью визуализирующих тестов или биопсии, но эти методы часто не позволяют выявить опухоли на самых ранних стадиях. Хотя собак можно научить вынюхивать рак человека, держать их в лаборатории нецелесообразно. Поэтому Джанг и Шин Сик Чой, доктор философии, главный исследователь проекта, решили использовать червей, называемых нематодами, крошечных (около 1 мм в длину), легко выращиваемых в лаборатории и обладающих необычайным обонянием, чтобы разработать неинвазивный тест для диагностики рака.
Поэтому команда сделала чип из полидиметилсилоксанового эластомера, у которого на каждом конце были углубления, соединенные каналами с центральной камерой. Исследователи поместили чип на пластину с агаром. На один конец чипа они добавили каплю культуральной среды из клеток рака легкого, а на другой конец добавили среду из нормальных фибробластов легкого. Они поместили червей в центральную камеру и через час заметили, что больше червей приползло к среде рака легких, чем к нормальной среде. Напротив, черви с мутировавшим геном рецептора запаха под названием odr-3 не демонстрировали такого преимущественного поведения.
Основываясь на этих тестах, исследователи подсчитали, что устройство было примерно на 70% эффективнее при обнаружении раковых клеток в разбавленных средах для культивирования клеток. Они надеются повысить как точность, так и чувствительность метода, используя червей, которые ранее подвергались воздействию среды раковых клеток и, следовательно, имеют «память» о молекулах запаха, специфичных для рака. Как только команда оптимизирует червя-на-чипе для обнаружения культивируемых клеток рака легких, они планируют перейти к тестированию мочи, слюны или даже выдыхаемого воздуха людей.
В других исследованиях с использованием червя на чипе исследователи определили специфические молекулы запаха, которые привлекают C. elegans к раковым клеткам легких, включая летучее органическое соединение под названием 2-этил-1-гексанол, которое имеет цветочный аромат. «Мы не знаем, почему C. elegans привлекают ткани рака легких или 2-этил-1-гексанол, но мы предполагаем, что запахи похожи на запахи их любимых блюд», — говорит Джанг.