מעבדה-על-שבב של יבמ תאבחן סרטן ומחלות – ברמת הננו

מדענים של יבמ (IBM) פיתחו טכנולוגיית מעבדה-על-שבב חדשה, אשר יכולה להפריד, בפעם הראשונה, חלקיקים ביולוגיים ברמת הננו. הטכנולוגיה תאפשר לרופאים לאבחן מחלות כדוגמת סרטן – לפני הופעת הסימפטומים שלהם.

תוצאות העבודה של החוקרים הראו הפרדה של חלקיקים ביולוגיים על בסיס גודל, עד לקוטר של 20 ננו-מטרים. בקנה מידה זה ניתן לאתר חלקיקים חשובים, כגון רצפי DNA, וירוסים וחלקיקים המופרשים מן התאים אל נוזלי הגוף (אקסוזומים). המטרה היא שחלקיקים אלה יעברו, לאחר הפרדתם, בדיקה על ידי רופאים, כדי לחשוף סימנים של מחלות – עוד לפני שהמטופלים חווים סימפטומים פיזיים כלשהם ובזמן שהטיפולים מניבים את התוצאות הטובות ביותר.

עד כה, החלקיק הביולוגי הקטן ביותר אותו ניתן היה להפריד לפי גודלו בטכנולוגיות על-שבב, היה גדול פי 50 ויותר לערך – כמו לדוגמה, הפרדה של תאים שהשתחררו מגידולים ונדדו במחזור הדם – מרכיבים ביולוגיים אחרים.

יבמ משתפת פעולה עם צוות מבית הספר לרפואה איקן של בית החולים הר סיני, במטרה להמשיך בפיתוח טכנולוגיית מעבדה-על-שבב זו, והיא מתכננת לבחון אותה על סרטן הערמונית, הסרטן הנפוץ ביותר בקרב גברים בארצות הברית.

בעידן הרפואה המדויקת, עולה יותר ויותר החשיבות של אקסוזומים כסמנים ביולוגיים המסייעים באבחון ובאבחנה של גידולים ממאירים. אקסוזומים משוחררים אל נוזלי גוף כגון דם, רוק או שתן, אותם ניתן להשיג באופן פשוט יחסית. הם מייצגים כלי ביו-רפואי יקר ערך, מאחר שניתן להשתמש בהם בהקשר של ביופסיות נוזלים, פחות פולשניות, כדי לחשוף את מקורו ואופיו של הסרטן.

הצוות של יבמ התמקד באמצעות מכשיריו באקסוזומים, כי המכשירים העכשוויים מתקשים להפריד ולזקק אקסוזומים בביופסיות נוזליות.

גודלם של האקסוזומים נע בין 20-140 ננו מטרים, והם מכילים מידע בנוגע לבריאותו של תא המקור ממנו הם הופרשו. קביעת גודלם של האקסוזומים, החלבונים וחומצות הגרעין שהם נושאים, יכולה לספק מידע חיוני בנוגע לנוכחותם ולמצבם של גידולים סרטניים ומחלות אחרות.

התוצאות שהושגו על ידי הצוות של יבמ מראות כי ביכולתו להפריד ולאתר חלקיקים עד לגודל של 20 ננו-מטרים מחלקיקים קטנים יותר, כי ניתן להפריד אקסוזומים בגודל של 100 ננו-מטרים ומעלה מאקסוזומים קטנים יותר, וכי ניתן לבצע את ההפרדה למרות ההשפעות של דיפוזיה – סימן ההיכר של תנועת חלקיקים בקנה מידה קטן זה. יחד עם בית החולים הר סיני, מתכנן הצוות של הענק הכחול לאמת, כי המכשיר שבידיו מסוגל לאתר אקסוזומים בעלי סמנים ביולוגיים ספציפיים לסרטן, בביופסיות נוזליות של מטופלים.

בעזרת היכולת למיין חלקיקים ביולוגיים ברמת הננו, מקווים בבית החולים הר סיני, שהטכנולוגיה של הענק הכחול תספק שיטה חדשה לצותת למסרים המועברים על ידי האקסוזומים בתקשורת הבין-תאית.  כך, ניתן יהיה לענות על שאלות חשובות בנוגע לבסיס הביולוגי של מחלות שונות, וגם לסלול את הדרך לעבר כלים אבחוניים לא פולשניים, שיהיו זמינים, בסופו של דבר, לכלל המטופלים. ניטור "שיחות" בין-תאיות אלו באופן סדיר, יכול לאפשר למומחים בתחום הרפואה לעקוב אחר מצבו הבריאותי של המטופל, או אחר התקדמות המחלה ממנה הוא סובל.