GLUT5 fluoreszierende Sonde Fingerabdrücke Krebszellen

Anonim

Die Bestimmung des Vorhandenseins von Krebs, sowie seiner Art und Malignität, ist ein stressiger Prozess für Patienten, die bis zu zwei Wochen benötigen, um eine Diagnose zu bekommen. Mit einer neuen Technologie - einem Zucker transportierenden Biosensor - hoffen die Forscher der Michigan Technological University, diesen Zeitrahmen auf wenige Minuten zu verkürzen.

Ein Team von Chemikern und Ingenieuren aus Michigan Tech bildet die Grundlage für diese Vision in zwei neuen Papieren. In der Chemical Communications -Fachzeitschrift der Royal Society of Chemistry erklärt das Team die Grundlagen für Multicolor-Sonden, mit denen sich krebsrelevante Fructosetransporter gezielt auf den bildbasierten Nachweis von Krebszellen konzentrieren können. In der Zeitschrift Biosensors befasst sich das Team mit Anwendungen zum Nachweis von Brustkrebs und zur Differenzierung von malignen, prämalignen und malignen Krebszellen.

Zwei Michigan Tech Forscher arbeiteten an den Studien mit. Marina Tanasova, Assistenzprofessorin für Chemie, und Smitha Rao, Assistenzprofessorin für Biomedizintechnik, wandelten eine zehnminütige Besprechung in eine zweijährige Zusammenarbeit um, die auf einer winzigen fluoreszierenden Sonde basierte, die den Fruktosetransporter GLUT5 aufspürt.

Zellen brauchen Kohlenhydrate; Glukosetransporter (GLUTs) transportieren Nährstoffe in und aus Zellen. Wenn metabolische Schwankungen auftreten, etwa durch die Krebsentwicklung, ändert sich die Gesamtform der GLUTs, so dass mehr oder weniger GLUTs aktiv sind. Fruktosetransporter wie GLUT5 sind von besonderem Interesse, da Fructoseaufnahme und Krebsentstehung in direktem Zusammenhang stehen, die sich mit fortschreitendem Krebs auch maligne verändern.

In ihrem Chemical Communications Paper berichten Tanasovas und Raos Team über den Entwurf und die Validierung der Fluoreszenzsonden, die ManCous genannt werden, um die GLUT5-Aktivität in einer Zelle zu beobachten. sie dokumentieren auch die vielfarbige Fluoreszenz, die GLUT5-reiche Zellen von GLUT5-defizienten unterscheidet. Das Follow-up- Biosensors- Papier bietet einen prinzipiellen Einsatz dieser Sonden als Werkzeuge zur Beurteilung und zum Vergleich von GLUT5 und metabolischer Aktivität verschiedener Zelltypen, einschließlich normaler Zellen und verschiedener Krebs-Subtypen.

"Wir kamen einem grundlegenden Screening der GLUT-Zusammensetzung von Zellen näher - eines, das sowohl Krebs erkennt als auch den Typ unterscheidet", sagt Tanasova. hinzufügen, dass, während das Konzept elegant ist, die Entwicklung der Technologie nicht einfach ist. "Von der Grundlagenforschung bis zur Anwendung müssen viele Veränderungen stattfinden."

Durch besseres Verständnis der Wissenschaft hinter Zuckertransportern ist das Team besser gerüstet, um eine Technologie zu entwickeln, die einen genauen und präzisen GLUT-Fingerabdruck von Krebszellen erfasst.

"Diese Sonde ist wie ein Schweizer Taschenmesser", erklärt Rao und erklärt, dass Krebs nicht nur für die Sonde geeignet ist. "Je mehr wir über Krebs durch diese Sonden erfahren, desto mehr Möglichkeiten haben wir, sie anzuwenden - was mehr Chancen bedeutet, verschiedene Krebserkrankungen zu behandeln, sie hoffentlich zu heilen und zumindest ihre Verbreitung zu verhindern und die Arzneimittelabgabe zu maximieren."

Was die Sonde so vielseitig macht, ist ihre Fähigkeit, nicht nur Krebszellen aufzuspüren und zu markieren, sondern auch die metabolischen Nuancen verschiedener Stadien der Krebsentstehung aufzudecken. Während Krebs normalerweise Fructose verschlingt, variieren GLUT5 und metabolische Aktivität von malignen, prämalignen und malignen Brustkrebszellen, was Rao, Tanasova und ihr Team in der Biosensors- Studie untersuchten. Sie fanden heraus, dass ManCou-Sonden eine parallele Analyse und Quantifizierung von GLUT5 und metabolischer Aktivität von Zellen unmittelbar nach einer 10-minütigen Inkubationszeit ermöglichen. Die bemerkenswerten Unterschiede in der Fluoreszenzintensität, die zwischen normalen Zellen und Krebszellen beobachtet werden, sowie verschiedene Krebsarten liefern wichtige Unterscheidungspunkte zwischen verschiedenen Zelltypen und machen diese Sonden zu vielversprechenden Werkzeugen für die Krebsdetektion und -diagnostik.

Die Forschung ist noch nicht abgeschlossen, aber Tanasova und Rao haben eine klare Vision für die nächsten Schritte des Projekts. Die Arbeit ist in hohem Maße kollaborativ und wird neben den Bemühungen ihrer Mitautoren, einschließlich der Doktoranden Srinivas Kannan und Vagarshak Begoyan, des Forschungswissenschaftlers Ukasz J. Weseli? Ski, zusammen mit den Doktoranden Joseph Fedie, Shuai Xia und Undergraduate Alexis Ferrier gebaut.

Die Zusammenarbeit ist im Gange. Das Team von Chemikern - Tanasova, Begoyan und Weseli - plant, tiefer in die Welt der Fructose-Transporter einzutauchen, um das, was sie über GLUT5 herausgefunden haben, zu erweitern und Zugang zu Sonden zu schaffen, die auf andere GLUTs abzielen. Es gibt viel Material, um jeden GLUT-Transporter in der Zellmembran zu visualisieren und zu quantifizieren. Das Team biomedizinischer Ingenieure - Rao und Kannan - konzentriert sich auf die Bewertung zahlreicher Anwendungen dieser Sonden, einschließlich der Standard-Biopsie-Analyse und die Einführung der Technologie in die klinische Praxis durch die Entwicklung eines patientennahen Krebsdetektors.

Wie Rao es ausdrückt, formt das Team ihre Legosteine, um die Straße zu bauen. Die Erforschung und Behandlung von Krankheiten ist nach wie vor der Motor dieser interdisziplinären Zusammenarbeit. Die übergreifende Idee konzentriert sich weiterhin darauf, Zuckertransporter zu nutzen und sie als Zugang zu einem besseren Verständnis der Natur von Krebs zu nutzen.

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