«Штрихкод-чип» находит биомаркеры рака за десять минут

Чип, построенный по принципу штрихкода, за десять минут находит в крови биомаркеры рака. Правда, пока он способен отследить всего несколько десятков видов болезни.

Новый диагностический «штрихкод-чип», созданный учеными из Калифорнийского технологического института (California Institute of Technology), способен за менее чем десять минут провести анализ крови на белки-биомаркеры раковых и других заболеваний. Он работает так быстро за счет того, что сам умеет отделять плазму крови от кровяных клеток. Его создатели считают, что этот сверхбыстрый и дешевый чип способен произвести революцию в медицинской диагностике.

Прибор под названием Integrated Blood-Barcode Chip (IBBC) выглядит как предметное стекло для микроскопа, покрытое слоем силикона. Но покрытие это не простое – оно содержит систему микроканалов. Капля крови, взятая из пальца, под небольшим давлением попадает в один главный канал, от которого отходят, подобно системе дренажных канав, микроскопические канальчики. Диаметр этих микроканалов меньше диаметра красной кровяной клетки – эритроцита, поэтому через них продавливается плазма, а кровяные клетки остаются снаружи.

Как говорит руководитель исследовательской группы профессор Джеймс Р. Хет (James R. Heath), каждый микроканал, по которому проходит плазма крови, содержит своеобразный «штрих-код». На него через 20 микрометров нанесены полоски, содержащие антитела на различные белки. Если анализируемая плазма содержит эти белки, они специфически связываются с антителами (по принципу «ключ-замок»). Те полоски, где произошла реакция, испускают красный свет, причем интенсивность свечения зависит от концентрации белка в плазме. Чтобы оценить результат, нужно просто поместить чип под сканер.

Создатели «чипа» использовали его для выявления белков-биомаркеров рака. Эти белки появляются в крови с возникновением злокачественных опухолей, причем при разных видах рака белки разные. Пока ученые работали с биомаркерами рака молочной железы и простаты. Состав белков  зависит также от степени тяжести болезни. У женщин с более агрессивной формой рака молочной железы биомаркеры иные, чем у женщин с менее агрессивной опухолью.

Правда, назвать его всеобъемлющим тестером нельзя -- ведь пока «штрихкод-чип» способен анализировать лишь десятки белков. Авторы говорят, что в течение года они планируют довести количество этих белков до ста. Между тем, известны чипы-матрицы, при помощи которых можно определить несколько тысяч белков-маркеров разных болезней.

Зато чип сможет контролировать процесс лечения уже диагностированного вида рака, считают разработчики. Если все микроканалы снабдить одинаковым набором биодатчиков, то интенсивность сигнала от чипа покажет концентрацию белка. И если в последующем она уменьшается, значит, опухоль поддается терапии. Соответственно, врачи могут подбирать пациенту индивидуальную терапию и оперативно оценивать ее результат. В идеале такой тест должен быть не сложнее теста на сахар в крови, который регулярно проводят диабетики, уверены авторы. Судя по всему, пока перейти к количественному анализу мешает то, что не удаётся стандартизировать объём анализируемой крови. Поэтому и разброс получается слишком большим.

Тем не менее, сейчас «штрихкод-чип» проходит клинические испытания на пациентах с глиобластомой – наиболее агрессивной формой рака мозга. Для больных он безопасен, и будущее у такого тестера, видимо есть. По крайней мере, пока его применение гораздо проще, чем секвенирование генома и вообще любые молекулярно-генетические методы.

Исследователи считают, что он будет востребован и здоровыми людьми -- например, чтобы контролировать изменения в крови в течение программы по снижению веса.

Авторы собираются сделать «штрихкод-чип» еще более user-friendly: в то время как сейчас чип работает с лабораторным сканером, в дальнейшем, возможно, его можно будет прочитать при помощи самого простого сканера, который используют в кассах супермаркетов. Правда, сколько с больного возьмёт кассир после сканирования такого «ценника», авторы умалчивают.

Результаты работы опубликованы в журнале Nature Biotechnology.