Die meisten Krebsdiagnosetechniken beruhen auf unbequemen und invasiven Verfahren wie Biopsien, Endoskopien oder Mammographien. Blutproben könnten eine weniger unangenehme Option sein, obwohl derzeit nur wenige Formen der Krankheit auf diese Weise diagnostiziert werden können. Aber jetzt melden sich Forscher ACS-Sensoren haben eine benutzerfreundliche Methode entwickelt, mit der kleine Mengen krebsrelevanter Moleküle in Exosomen im Plasma nachgewiesen und effektiv zwischen bösartigen und gutartigen Proben unterschieden werden können.
Exosomen sind kleine Vesikel, die sich von einer Wirtszelle abschnüren und im Inneren Fracht wie Nukleinsäuren, Lipide und Proteine transportieren. Das bedeutet, dass sie einen Einblick in den Zustand der Zelle bieten, aus der sie stammen. Dementsprechend wird sich die einzigartige intrazelluläre Umgebung von Krebszellen in ihren Exosomen durch Biomarker wie Mikro-RNAs (miRNAs) widerspiegeln. Dies sind sehr kleine Nukleinsäuren, nur wenige Nukleotide lang, die die Proteinexpression in Zellen regulieren und in Tumoren fehlreguliert werden können. Daher ist es möglich, dass ein Bluttest eines Tages Krebszellen erkennen könnte, indem er einfach auf diese exosomalen miRNAs abzielt.
Die Quantifizierung von miRNAs war jedoch schwierig, da sie in Exosomen in sehr geringen Mengen vorhanden sind, was mühsame Prozesse erfordert, die eine Kontamination einführen und unzuverlässige Ergebnisse liefern können. Einige Forscher haben daher RNA und Proteine in Vesikeln mit dem Gen-Editing-Tool CRISPR analysiert. Aber Hua Gao, Kaixiang Zhang und Kollegen wollten einen Weg entwickeln, um die kleine Anzahl von krebsbedingten exosomalen miRNAs mit einem anderen CRISPR-System mit einer einzigartigen RNase-Aktivität zu erkennen, die empfindlich, zuverlässig und effektiv ist.
Um die Nachweismethode zu entwickeln, entwarf das Team ein CRISPR/Cas13a-System, um ein Fluorophor- und Quencher-markiertes Reportermolekül auseinanderzuschneiden und es dann in ein Liposom zu packen – im Wesentlichen eine hergestellte Version eines Exosoms. Wenn die beiden Arten von Kompartimenten miteinander verschmolzen würden, würde die CRISPR-Fracht dann mit dem exosomalen genetischen Material interagieren. Wenn die Ziel-miRNA-Sequenz vorhanden war, wurde das Cas13a-Protein aktiviert und schnitt das Reportermolekül auseinander, wodurch ein Fluoreszenzsignal erzeugt wurde. In diesen Experimenten zielte das Team auf miRNA-21 ab, das an der Entstehung mehrerer Krankheiten, einschließlich Brustkrebs, beteiligt ist. Das Verfahren wies diese miRNA innerhalb einer Mischung ähnlicher Sequenzen mit hoher Empfindlichkeit erfolgreich nach. In weiteren Experimenten testeten die Forscher die Methode an einer Gruppe von Exosomen aus gesunden menschlichen Zellen und Gruppen, die von Brustkrebszellen abstammen. Das System unterschied konsequent die krebsbezogenen Exosomen von denen, die aus gesunden Zellen stammen, und zeigte, dass es als Krebsdiagnostik nützlich sein könnte. Die Forscher sagen, dass diese Methode das Potenzial hat, die Krebsdiagnose und -überwachung durch die Analyse von Blutproben schneller und einfacher zu machen.
Mehr Informationen:
Hochwirksamer Nachweis von exosomalen miRNAs im Plasma mittels Liposomen-vermittelter Transfektion CRISPR/Cas13a, ACS-Sensoren (2023). pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acssensors.2c01683