Zařízení, které z jedné kapky krve určí, zda pacient trpí melanomem a případně v jak pokročilém stadiu nádor je, vyvíjejí v rámci mezinárodního týmu i vědci pod vedením Jakuba Dostálka z Fyzikálního ústavu Akademie věd ČR. V rámci projektu VerSiLiB sestaví přístroj schopný zachytit a detekovat velmi malé množství molekul látek vylučovaných nádorem, které lze použít jako biomarkery. Nový přístroj přispěje ke včasné diagnostice onemocnění a zároveň pomůže sledovat úspěšnost léčby.
Přístroj pro neinvazivní diagnostiku – tzv. tekutou biopsii, v sobě kombinuje analýzu nádorových biomarkerů na bázi nukleových kyselin a bílkovin do jednoho univerzálního velmi citlivého testu. S vysokou citlivostí na úrovni jednotlivých molekul šlo dosud detekovat jen nádorem vylučované nukleové kyseliny.
„Výsledné zařízení bude vůbec první, které umí kombinovat analýzu DNA a proteinových biomarkerů. Využívat bude nově vyvinutou metodu AMT (Affinity Mediated Transport) nevyužívající pro zesílení odezvy vzorku enzymy. Díky tomu je výrazně rychlejší a přesnější než dosud využívané technologie,“ říká Jakub Dostálek, který v projektu povede tým vědců z Fyzikálního ústavu.
Fungovat bude na bázi čipu masově vyráběného metodou roll-to-roll – tištěného na roli ohebného plastu. V sobě bude mít integrované funkce pro žádoucí pohyb zkoumaného vzorku po jeho povrchu, specifický záchyt cílených biomarkerů, které nádor do krevní plazmy vyloučil, a optické zesílení signálu pro citlivé odečítaní odezvy na úrovni jednotlivých molekul. Povrch čipu bude rozdělen na velké množství miniaturních senzorů, kde každý umožní dostačné zesílení signálu v případě pozitivního záchytu některého z biomarkerů. Čip bude skenovat speciální, na míru vyvinutá verze fluorescenčního mikroskopu, který určí, zda a kolik biomarkerů se na něm zachytilo.
Analýza DNA cirkulujícího nádoru poskytuje užitečné informace ve všech stádiích rakoviny. Autor: Patrizio Giacomini
Úkolem týmu kolem Jakuba Dostálka bude navrhnout a sestavit takový dostatečně citlivý optický mikroskop a vyvinout nanofotonické elementy integrované do čipu pro zesílení signálu. Bude se dále podílet i na charakterizaci biorozhraní sloužícího k záchytu hledaných biomarkerů na povrchu čipu. Celý systém půjde snadno modifikovat i pro rozpoznávání jiných významných onemocnění včetně neurodegenerativních, imunitních a kardiovaskulárních, ale i virových.
„Nesmírně mě těší zapojení našich vědců v takto ambiciozních multidisciplniárních projektech s potenciálem způsobit doslova revoluci v oboru medicíny. Svědčí to o mezinárodním renomé, které Fyzikální ústav má,“ říká Alexandr Dejneka, vedoucí Sekce optiky Fyzikálního ústavu AV ČR, pod kterou se česká část projektu realizuje.
Do projektu jsou kromě Čechů zapojeni také vědci z Finska, Rakouska a Itálie. Konkrétně z Technical Research Centre of Finland, Austrian Institute of Technology, University of Catania, The Regina Elena National Cancer Institute i ze dvou soukromých společností – Finnadvance a Procomcure. Dvě posledně jmenované vyvíjejí polymerní čipy a biomateriály potřebné v tomto výzkumu. Čtyřletý projekt je financovaný Evropskou radou pro inovace, která je jedním z nástrojů Evropské unie.