Создан сверхчувствительный биосенсор для ранней диагностики рака молочной железы

Рак молочной железы (РМЖ) — самый распространенный тип рака среди женщин. Чем раньше выявляется рак, тем лучше прогноз. Для его диагностики используют маммографию, ультразвуковое или магнитно-резонансное исследования, а также биопсию. Однако высокая стоимость, ограниченная доступность и невысокая точность диагностики на ранних стадиях заболевания у молодых женщин являются их несомненными минусами. Методы иммуноферментного анализа (ИФА, ELISA), основанные на тестировании биомаркеров HER2 (рецептора человеческого эпидермального фактора роста) и СА15-3 (раковый углеводный антиген), также широко используются для диагностики, выбора лечения и мониторинга РМЖ. Но и у этих методов есть свои недостатки. Так, для получения результатов необходимо специальное оборудование, квалифицированные специалисты, а также продолжительное время (в некоторых случаях до двух недель).

Активно разрабатываются подходы для определения биомаркеров с использованием неинвазивных биосенсорных систем, которые уже зарекомендовали себя как высокочувствительные, селективные и недорогие биоаналитические инструменты. Ученые из США и Тайваня использовали такие биосенсорные системы и разработали устройство для диагностики РМЖ, способное определить наличие биомаркеров HER2 и CA15-3 в образцах слюны пациентов.

В их устройстве используются бумажные тест-полоски с электродами, обработанные антителами, которые специфически взаимодействуют с HER2 и CA15-3. В процессе тестирования образец слюны (3–5 мкл) помещается на тест-полоску, после чего электрические импульсы посылаются на чип биосенсора. Эти импульсы позволяют биомаркерам специфически связываться с антителами. В ходе образования комплекса «антитело-антиген» происходит изменение диэлектрических свойств электродов, которое фиксируется электронным устройством, тем самым сообщая исследователю информацию о концентрации биомаркеров в образце.

Для оценки чувствительности и специфичности биосенсора исследователи использовали различные титры HER2 и CA15-3 из 17 образцов слюны пациентов с РМЖ и четырех контрольных образцов. В ходе эксперимента и статистической обработки результатов ученые выяснили, что устройство имеет сверхнизкие пределы обнаружения биомаркеров (1 фемтограмм/мл). Такие величины недоступны для большинства методов ИФА. Кроме того, портативный биосенсор позволяет диагностировать РМЖ вне зависимости от того, является ли опухоль пациента HER2+ или HER2- (например, ИФА способен подтвердить диагноз только у пациентов с HER2+). Общая продолжительность анализа составляет менее одной минуты, а использование недорогих компонентов (аппаратно-программные средства на базе Ардуино — платформы для быстрой разработки электронных устройств) позволяет снизить себестоимость устройства до пяти долларов.

Изобретатели сенсора считают, что быстрый результат, миниатюрный размер прибора, простота настройки, сверхнизкие пределы обнаружения, высокая надежность измерений и небольшие затраты на разработку могут обеспечить большой интерес к их устройству со стороны пациентов, врачей и производителей медицинского оборудования.

Новый биосенсор на флуоресцентных кумаринах обнаружит болезнь Альцгеймера