По словам профессора биоинженерии из Иллинойса Рашида Башира, существующие методы экспрессии генов имеют ограничения. «Они громоздкие и медленные, на анализ всего одного образца ткани уходит часы или даже много дней», — сказал Башир, соруководитель исследовательской группы, заслуженный профессор биоинженерии Грейнджера и Медицинский колледж Карла Иллинойса. исполнительный заместитель декана. «Наша методика выполняет полный анализ среза ткани за два часа или меньше».Существующие методы позволяют измерять белки, которые образуются после передачи генетической информации или инструкций из ДНК и РНК. Эти методы измерения белков сложны и требуют наличия антител, которых нет для определенных белков.«Наш метод может обнаруживать экспрессию информационной РНК, что может дать дополнительную информацию, чем просто конечная концентрация белка», — сказал Башир.
Инструмент пиксельной пространственной экспрессии генов может анализировать весь образец ткани и идентифицировать раковые клетки в процессе, который занимает менее двух часов.Инструмент пиксельной пространственной экспрессии генов может анализировать весь образец ткани и идентифицировать раковые клетки в процессе, который занимает менее двух часов.Один из руководителей исследовательской группы доктор Фархад Косари, доцент кафедры биохимии и молекулярной биологии в клинике Майо, предполагает, что их новый метод когда-нибудь может быть использован в исследовательских лабораториях, а также в клинике. «Если вы изучали микросреду опухоли, вы хотели бы знать, какие гены экспрессируются в определенном месте опухоли», — сказал Косари. «Эта способность смотреть на локализованную экспрессию генов в настоящее время осуществляется с помощью флуоресцентной гибридизации in situ (FISH), но наша методика намного быстрее и позволяет количественно».
Кроме того, информационная РНК (мРНК) позволяет получить более точную генетическую информацию. «При анализе животных моделей и ксенотрансплантатов может наблюдаться перекрестная реактивность антитела-мишени с антигеном хозяина, приводящая к ложноположительным сигналам и ошибкам в анализе», — сказал аспирант Illinois Bioengineering Ануруп Гангули, первый автор исследования.Команда создала кремниевый чип размером с ноготь, который содержит массив из более чем 5000 лунок пирамидальной формы с острыми как бритва краями. Когда образец раковой ткани сантиметрового размера помещается на чип, он автоматически разрезается на сотни или тысячи крошечных кусочков, которые анализируются параллельно с использованием существующей технологии, известной как петлевой изотермической амплификации (LAMP).
По словам Гангули, после того, как ткань разрезается и помещается в нижележащие лунки микрочипа, тысячи независимых LAMP-реакций в пиколитровом объеме выполняются в каждой лунке непосредственно из ткани без необходимости какой-либо очистки анализируемого вещества.«Лазерная микродиссекция (LCM) с последующей очисткой и амплификацией использовалась в прошлом для изучения конкретных областей окрашенных образцов ткани и анализа неоднородности внутри образца», — сказал Косари. «Наша методика аналогична выполнению более 5000 шагов LCM с последующим усилением за один шаг на микрочипе».Гангули продемонстрировал новую технику с использованием замороженных ксенотрансплантатов ткани простаты человека, выращенных на мышах. Менее чем за два часа он смог амплифицировать и проанализировать мРНК TOP2A, ядерного фермента и известного маркера агрессивности рака простаты.
«Наш подход пикселизирует весь образец ткани и может идентифицировать те очень немногие клетки, которые могут быть злокачественными», — сказал Башир. «Не существует какой-либо технологии, которая доводит сырую ткань до амплификации нуклеиновой кислоты с сохранением пространственной информации».Новая методика может быть полезна когда-нибудь для помощи врачам и патологам в определении границ опухоли, которые могут улучшить исход хирургических вмешательств при раке.Команда продолжает работать над техникой экспрессии генов и стремится использовать ее для картирования генетических мутаций рака легких и молочной железы, а также рака простаты.
Они также работают над уменьшением размеров лунок на чипе ниже нынешних 100 x 100 микрон. Эта модификация позволит исследовать отдельные ячейки с более высоким разрешением.