Student ontwikkelt microfluidics apparaat om wetenschappers te helpen identificeren van vroege genetische merkers van kanker

Zoals iedereen die heeft gespeeld “Waar is Waldo” weet, op zoek naar een enkel item in een landschap gevuld met een melange van personages en objecten kan een uitdaging. Chrissy O'Keefe, promovendus bij de afdeling Biomedical Engineering, begrijpt dit maar al te goed: Ze brengt haar dagen door op zoek naar subtiele DNA veranderingen in kankercellen verbergen onder vele gezonde cellen.

O'Keefe maakt gebruik van een apparaat dat zij en een team ontwikkeld om bloedmonsters geanalyseerd op moleculair niveau. haar doel? Om kanker op te sporen in een heel vroeg stadium, lang voordat de symptomen zich voordoen.

afbeelding caption:Chrissy O'Keefe

“Aangezien bloed elk weefsel in het lichaam bereikt, met inbegrip van kankercellen, pikt stukjes kanker DNA,” ze legt uit. “Terwijl de moleculaire analyse grote vooruitgang heeft gezien, er nog steeds beperkingen in hun vermogen om zeldzame of zeldzame genveranderingen en zeldzame merkers opgespoord.”

In een recente uitgave van Science vooruitgang, O'Keefe beschrijft de moleculaire analyse van hardware en software technieken haar team ontwikkeld om het vinden van deze DNA-veranderingen gemakkelijk en efficiënt. Haar team bestaat uit Jeff Wang, kern faculteitsmedewerker van het Instituut voor nanobiotechnologie en professor in de Departement Werktuigkunde, en Tom Pisanic, INBT senior onderzoeker.

O'Keefe legt uit dat kanker DNA, zoals het DNA van alle organismen, veranderingen in reactie op zijn omgeving, gunste van veranderingen die helpen overleven op lange termijn. Deze veranderingen, die mutaties omvatten, verwijderingen, afleesraamverschuivingen, en methylatie, kunnen grote en duidelijk, maar sommige kunnen kleine en bijna onmerkbaar, ze zegt. Kleine veranderingen, zelfs een enkele nucleotide op een enkel gen, kan kanker DNA geven een voordeel. daarom, detecteren van die veranderingen kunnen vroeg de artsen van mogelijke problemen te informeren, waardoor medische interventie om onmiddellijk te beginnen en de verbetering van de patiëntenzorg overlevingskansen.

afbeelding caption:O'Keefe Hyper-melt apparaat (geïnjecteerd met kleurstof voor een betere weergave) zal helpen clinici detecteren kanker en voorstadia van materialen door het scheiden van bloedmonsters in steeds kleinere delen voor gemakkelijkere analyse

“geheim van de biologie tot succes is de mogelijkheid om aan te passen en te diversifiëren. Het zorgt voor een strikt evenwicht tussen sommige variabiliteit en strenge regelgeving om een ​​stabiele groei te verzekeren,” zegt O'Keefe. “Echter, kanker werken door het bevorderen van groei ten gunste van instabiliteit. Om deze instabiliteit vroegtijdig op te sporen, we hebben behoefte aan een techniek die kan vergelijken molecuul-to-molecuul, en het gebruik variabiliteit zich als een indicator van het verlies van de strenge regelgeving.”

Om deze kleine aanpassingen op te sporen, O'Keefe en haar team creëerde een digitaal platform genaamd HYPER-Melt, wat staat voor high-density profilering en telling door smeltpolymerisatie. HYPER-Melt is een microfluidics platform, wat betekent dat het zich richt op het manipuleren en analyseren van kleine hoeveelheden vloeistof. Inrichting Het team begint door het scheiden van bloedmonsters in steeds kleinere porties en daarbij, maakt het makkelijker om te analyseren, identificeren, en apart zieke DNA van gezonde DNA. Digitaliseert de inrichting en analyseert duizenden individuele moleculen.

Andere technologieën bestaan ​​om dezelfde informatie te verstrekken, maar O'Keefe-inrichting in staat is multidimensionale detectie van genetische en epigenetische veranderingen-efficiënter en kosteneffectief voor routinegebruik. O'Keefe stelt dat het apparaat zeer nuttig om artsen voor de vroegtijdige opsporing van kanker kan zijn, in het bijzonder diegenen die invasieve procedures, zoals biopsieën, endoscopies, en colonoscopies.

O'Keefe hoop is dat de testmethode kan leiden tot vroegtijdige opsporing van voorstadia materiaal en andere ziekteopsporing en leiden tot een beter begrip van tumorprogressie.

Bron:

hub.jhu.edu, door Gina Wadas