Un semplice, sensore ultrasensibile per microRNA sviluppato e testato dai ricercatori delle scuole di scienze e medicina dell'Indiana University-Purdue University di Indianapolis e dell'Indiana University Melvin and Bren Simon Cancer Center promette la progettazione di nuove strategie diagnostiche e, potenzialmente, per la prognosi e il trattamento dei tumori pancreatici e di altro tipo.

In uno studio pubblicato nel numero di novembre di ACS Nano , una rivista peer-reviewed dell'American Chemical Society incentrata sulla nanoscienza e la ricerca sulle nanotecnologie, i ricercatori IUPUI descrivono il loro design del romanzo, basso costo, sensore riutilizzabile abilitato per le nanotecnologie. Riferiscono anche sui risultati promettenti dei test sulla capacità del sensore di identificare il cancro del pancreas o indicare l'esistenza di una condizione benigna quantificando i cambiamenti nei livelli di firme di microRNA legati al cancro del pancreas. I microRNA sono piccole molecole di RNA che regolano il modo in cui molecole di RNA più grandi portano all'espressione delle proteine. Come tale, i microRNA sono molto importanti nella biologia e negli stati patologici.

"Abbiamo utilizzato i concetti fondamentali della nanotecnologia per progettare il sensore per rilevare e quantificare le biomolecole a concentrazioni molto basse, " disse Rajesh Sardar, dottorato di ricerca, che ha sviluppato il sensore.

"Abbiamo progettato una tecnica ultrasensibile in modo da poter vedere piccoli cambiamenti nelle concentrazioni di microRNA nel sangue di un paziente e confermare la presenza di cancro al pancreas". Sardar è un assistente professore di chimica e biologia chimica presso la School of Science dell'IUPUI e conduce un programma di ricerca interdisciplinare incentrato sull'intersezione tra chimica analitica e nanoscienza delle nanoparticelle metalliche.

"Se possiamo stabilire che c'è un cancro nel pancreas perché il sensore rileva alti livelli di microRNA-10b o uno degli altri microRNA associati a quel cancro specifico, potremmo essere in grado di trattarlo prima, " ha detto Murray Korc, M.D., il Myles Brand Professor of Cancer Research presso la IU School of Medicine e un ricercatore presso l'IU Simon Cancer Center. Korc, ha lavorato con Sardar per migliorare le capacità del sensore e ha guidato i test del sensore e dei suoi usi clinici, oltre a far progredire la comprensione della biologia del cancro del pancreas.

"Questo è particolarmente significativo per il cancro al pancreas, perché per molti pazienti è senza sintomi per anni o addirittura un decennio o più, nel frattempo si è diffuso ad altri organi, quando la rimozione chirurgica non è più possibile e le opzioni terapeutiche sono limitate, " disse Korc. "Per esempio, la diagnosi di cancro al pancreas in una fase iniziale della malattia seguita dalla rimozione chirurgica è associata a una sopravvivenza a cinque anni del 40%. Diagnosi di carcinoma pancreatico metastatico, al contrario, è associato con l'aspettativa di vita che spesso è solo un anno o meno.

"La bellezza del sensore progettato dal Dr. Sardar è la sua capacità di rilevare con precisione lievi aumenti dei livelli di microRNA, che potrebbe consentire una diagnosi precoce del cancro, " ha aggiunto Korc.

Nell'ultimo decennio, studi hanno dimostrato che i microRNA svolgono un ruolo importante nel cancro e in altre malattie, come diabete e disturbi cardiovascolari. Il nuovo sensore basato sulla nanotecnologia IUPUI è in grado di rilevare i cambiamenti in uno qualsiasi di questi microRNA.

Il sensore è un piccolo chip di vetro che contiene nanoparticelle d'oro di forma triangolare chiamate "nanoprismi". Dopo averlo immerso in un campione di sangue o in un altro fluido corporeo, lo scienziato misura il cambiamento nella proprietà ottica del nanoprisma per determinare i livelli di microRNA specifici.

"L'uso di nanoprismi d'oro può sembrare costoso, ma non è perché queste particelle sono così minuscole, " Ha detto Sardar. "È una tecnica piuttosto economica perché utilizza la nanotecnologia e ha bisogno di pochissimo oro. $250 in oro ne fanno 4, 000 sensori. Quattromila sensori ti permettono di farne almeno 4, 000 test. Il basso costo rende questa tecnica ideale per essere utilizzata ovunque, anche in ambienti con poche risorse in questo paese e in tutto il mondo".