Cara baru untuk mendeteksi perbedaan halus sel kekebalan tubuh

Diagnosis dini sangat penting dalam pencegahan dan pengobatan penyakit. Banyak penyakit dapat diidentifikasi tidak hanya melalui tanda -tanda dan gejala fisik, tetapi juga melalui perubahan pada tingkat seluler dan molekuler.

Ketika datang ke sebagian besar kondisi kronis, deteksi dini, terutama di tingkat sel, memberi pasien kesempatan pengobatan yang lebih sukses. Deteksi perubahan awal pada tingkat sel juga dapat secara drastis meningkatkan hasil kanker.

Dalam konteks inilah seorang profesor di Rhode Island University dan mantan Ph.D. Mahasiswa pascasarjana menganalisis pemahaman tentang perubahan yang lebih kecil antara dua sel serupa.

Daniel Roxbury, Profesor Teknik Kimia di Rhode Island University, dan baru -baru ini lulus peneliti doktoral Acer Nadeem baru -baru ini diterbitkan bukti konsep ACS Nano Menunjukkan bagaimana penggunaan karbon nanotube dapat dikombinasikan dengan pembelajaran otomatis untuk mendeteksi perbedaan halus antara sel -sel kekebalan yang terkait erat.

Sel -sel yang mereka kerjakan adalah makrofag dari varietas M1 dan M2, yang membantu melawan infeksi, serta untuk mensterilkan dan menyembuhkan luka. Memperluas dalam penelitian ini pada akhirnya dapat membantu dalam deteksi awal penyakit seperti kanker.

Nanotube karbon dinamai dengan benar. Mereka terdiri dari satu daun atom karbon dan sangat kecil sehingga ribuan dari mereka dapat muat di dalam sel hidup. Anda dapat menempatkan sekitar 150.000 dari mereka dalam lebar rambut manusia. Suatu hal yang unik tentang mereka adalah sifat fluoresen mereka, yang memungkinkan mereka untuk memancarkan perusahaan optik yang berbeda ketika mereka terpapar cahaya inframerah.

“Saat menambah sel, kita dapat menggunakan cahaya yang dipancarkan oleh nanotube untuk mendeteksi perbedaan kecil antara sel yang terkait erat,” kata Roxbury.

Nanotubo ini memancarkan berbagai cahaya inframerah. Secara umum, melihat variasi di cahaya inframerah Nanotube yang dipancarkan, mereka dapat mendeteksi berbagai perubahan sel, termasuk tingkat pH, konsentrasi protein dan variasi ion. Ini bisa sangat penting karena penelitian menunjukkan bahwa tingkat pH yang tinggi terkait dengan probabilitas tumor yang lebih besar.

Nanotube umumnya digunakan dalam aplikasi seperti Bahan majemuk Dan Serat karbonTetapi Roxbury dan Nadeem menggunakannya secara baru di URI, untuk membedakan antara sel yang sehat dan tidak sehat.

Nadeem memiliki tugas mengembangkan sensor baru menggunakan karbon nanotube untuk mendeteksi protein darah yang akan membantu mengidentifikasi kanker.

“Di dalam sel ada satu juta protein, lipid dan gula yang berbeda,” kata Nadeem. “Jadi, memulai proyek ini, kami tidak tahu apakah kami benar -benar akan melihat sesuatu yang tercermin dari nanotube karena semua protein dan ion yang berbeda ini tidak dalam konsentrasi yang sangat tinggi dalam sel.”

Bagi Nadeem, itu adalah tantangan yang disambut baik. Investigasi dan mempelajari metode untuk mendeteksi beberapa penyakit yang paling umum sejak awal sangat mendasar baginya. Bagian dari motivasi Nadeem adalah fakta bahwa ia memiliki riwayat keluarga penyakit Alzheimer dan ingin sekali mengembangkan metode yang lebih baik untuk deteksi dini.

“Saya ingin menemukan cara untuk mendiagnosis penyakit ini, penyakit neurodegeneratif dan kanker, pada tahap awal,” kata Nadeem.

Roxbury dan Nadeem menggunakan eksperimen in vitro yang melibatkan penempatan sel -sel hidup di atas lansia, menambahkan karbon nanotube dan kemudian menggunakan mikroskop khusus dengan ruang inframerah untuk mengamati cahaya yang dipancarkan dari setiap sel.

Kamera menghasilkan jutaan titik data. Setiap titik data mencerminkan aktivitas sel. Sel -sel yang sehat memancarkan jenis cahaya, sementara sel -sel yang berpotensi tidak sehat atau berubah memancarkan pola cahaya yang berbeda.

“Menganalisis data adalah apa yang memakan waktu lebih lama,” kata Nadeem. “Di situlah mengintegrasikan pembelajaran mesin memasuki proyek ini karena kami memperoleh lebih dari 4 juta titik data.”

Pembelajaran mesin integrasi memungkinkan para peneliti untuk menyaring jutaan titik data dalam pemahaman integral tentang apa yang terjadi di tingkat sel, seperti keasaman tinggi atau rendah.

“Sebagai kelanjutan langsung dari pekerjaan Aceer, kami saat ini bekerja untuk membedakan non -kanker versus kanker,” kata Roxbury. “Kami telah menunjukkan diskriminasi sel kekebalan tubuh. Sekarang kami sedang mencari sel kanker payudara dan jaringan jaringan versus jaringan payudara yang sehat dan mencoba menemukan perbedaan di sana.”

Meskipun akan menghabiskan waktu sebelum percobaan dapat diterjemahkan menjadi hewan, potensi penggunaan industri sangat luas. Nanotube dapat digunakan dalam tubuh manusia untuk membantu dalam deteksi dini tidak hanya kanker, tetapi juga penyakit Alzheimer dan lainnya, yang membuatnya lebih murah dan yang mengarah pada diagnosis yang lebih cepat.

“Semua penyakit yang berbeda ini memiliki biomarker yang berbeda dengan mereka, bahkan pada tahap awal,” kata Nadeem. “Oleh karena itu, ada potensi besar untuk menggunakan ini sebagai alat diagnostik awal untuk banyak penyakit.”