इनहेलेबल नैनोसेंसर फेफड़ों के कैंसर की जांच तक पहुंच बढ़ा सकते हैं - फिजिक्स वर्ल्ड

<a href="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/02/inhalable-nanosensors-could-increase-access-to-lung-cancer-screening-physics-world-2.jpg" data-fancybox data-src="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/02/inhalable-nanosensors-could-increase-access-to-lung-cancer-screening-physics-world-2.jpg" data-caption="श्वास लें और पहचानें पैट्रोल डायग्नोस्टिक प्लेटफॉर्म में इनहेलेबल नैनोपार्टिकल सेंसर और कम लागत वाले पार्श्व प्रवाह परख शामिल हैं। निचला पैनल कणों का एक स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोग्राफ दिखाता है, जो नैनोसेंसर से लेपित होते हैं जो फेफड़ों में कैंसर से जुड़े प्रोटीन के साथ बातचीत करते हैं। (सौजन्य: CC BY-ND/MIT शोधकर्ता)”>

जोखिम वाले समूहों में फेफड़ों के कैंसर के निदान के लिए स्वर्ण मानक तकनीक, कम खुराक वाली सीटी ने नैदानिक ​​​​परीक्षणों में फेफड़ों के कैंसर से होने वाली मौतों को 20-25% तक कम कर दिया है। हालाँकि, इस स्क्रीनिंग तकनीक तक पहुंच संसाधन-गरीब सेटिंग्स में सीमित हो सकती है, जिससे ऐसे क्षेत्रों में फेफड़ों के कैंसर की मृत्यु दर अनुपातहीन रूप से अधिक हो सकती है। मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी के शोधकर्ता (एमआईटी) नैनोकण सेंसरों के अंतःश्वसन पर आधारित एक सरल परीक्षण के विकास के साथ फेफड़ों के कैंसर का शीघ्र पता लगाने में इस असमानता को संबोधित करने की आशा है।

नया स्क्रीनिंग टेस्ट, में वर्णित है विज्ञान अग्रिम, पैट्रोल नामक एक सुई-मुक्त डायग्नोस्टिक प्लेटफ़ॉर्म है जो तीन मॉड्यूल को एकीकृत करता है: गतिविधि-आधारित नैनोसेंसर (एबीएन); एक पोर्टेबल इनहेलेशन इकाई; और एक मल्टीप्लेक्सेबल पेपर-आधारित पार्श्व प्रवाह परख (एलएफए)।

एबीएन पेप्टाइड सब्सट्रेट्स के माध्यम से सिंथेटिक डीएनए बारकोड जैसे पत्रकारों के साथ मिलकर पॉलिमर नैनोकणों से बने होते हैं। उच्च पूर्वानुमानित शक्ति वाले जांच के न्यूनतम सेट की पहचान करने के लिए, शोधकर्ताओं ने उम्मीदवार पेप्टाइड्स की एक लाइब्रेरी की जांच की जो कैंसर से जुड़े प्रोटीज़ के संपर्क में आने पर टूट जाते हैं। उन्होंने संभावित नैनोसेंसर के रूप में 20 पेप्टाइड्स का चयन किया और सटीक नैदानिक ​​​​परिणाम देने की संभावना वाले चार एबीएन के संयोजन की पहचान करने के लिए चूहों में परीक्षण किया।

स्क्रीनिंग परीक्षण से गुजरने के लिए, रोगी एबीएन को अंदर लेता है, जो फेफड़ों में जमाव को अनुकूलित करने के लिए माइक्रोन आकार के एरोसोल में तैयार किया जाता है। यदि ये नैनोसेंसर फेफड़ों के कैंसर से जुड़े प्रोटीज जैसे कैंसर बायोमार्कर का सामना करते हैं, तो डीएनए बारकोड कण से अलग हो जाते हैं और परिसंचरण में छोड़ दिए जाते हैं, जहां वे अंततः मूत्र में केंद्रित होते हैं। एलएफए-आधारित मूत्र परीक्षण का उपयोग करके इन संवाददाताओं का पता लगाया जा सकता है।

जटिल प्रयोगशाला उपकरणों की आवश्यकता के बिना मूत्र के नमूनों का तेजी से विश्लेषण करने के लिए, टीम ने एलएफए विकसित किया जो कमरे के तापमान पर एक ही पेपर स्ट्रिप पर चार अलग-अलग डीएनए बारकोड की मात्रा निर्धारित कर सकता है। और चूंकि नैनोसेंसर एक नेब्युलाइज़र या हैंडहेल्ड इनहेलर का उपयोग करके वितरित किए जाते हैं, मरीज़ घर पर पैट्रोल परीक्षण स्वयं कर सकते हैं।

"हम वास्तव में इस परख को कम-संसाधन सेटिंग में पॉइंट-ऑफ-केयर उपलब्ध कराने पर जोर दे रहे थे, इसलिए विचार यह था कि कोई नमूना प्रसंस्करण नहीं करना था, कोई प्रवर्धन नहीं करना था, बस नमूना को सीधे कागज पर रखने में सक्षम होना था और इसे 20 मिनट में पढ़ें, ”वरिष्ठ लेखक कहते हैं संगीता भाटिया एक प्रेस बयान में।

शोधकर्ताओं का कहना है कि पैट्रोल का निम्न और मध्यम आय वाले देशों में विशेष रूप से महत्वपूर्ण प्रभाव हो सकता है, जहां सीटी स्कैनर की व्यापक उपलब्धता नहीं है। सह-प्रमुख लेखक कहते हैं, "हमारा लक्ष्य एक ऐसी विधि प्रदान करना था जो उच्च विशिष्टता और संवेदनशीलता के साथ कैंसर का पता लगा सके, और पहुंच की सीमा को भी कम कर सके, ताकि उम्मीद है कि हम फेफड़ों के कैंसर का शीघ्र पता लगाने में संसाधन असमानता और असमानता में सुधार कर सकें।" कियान झोंग.

विवो में मूल्यांकन

शोधकर्ताओं ने परीक्षण किया कि क्या नैनोसेंसर चूहों में फेफड़ों के कैंसर का पता लगा सकते हैं, ट्यूमर बनने के 7.5 सप्ताह बाद जानवरों की जांच की गई (संभवतः मनुष्यों में चरण 1 या 2 कैंसर से संबंधित)। उन्होंने ध्यान दिया कि जबकि सूखा पाउडर इनहेलर मनुष्यों में बेहतर गहरे फेफड़ों के जमाव की पेशकश करते हैं, वे सांस-प्रेरित होते हैं और कृंतकों के लिए अनुपयुक्त होते हैं। इसलिए इसके बजाय, उन्होंने चूहों को एक इनहेलेशन टावर में रखा और उन्हें नेबुलाइज्ड नैनोसेंसर के संपर्क में लाया।

एबीएन इनहेलेशन के दो घंटे बाद, शोधकर्ताओं ने जानवरों से मूत्र के नमूने एकत्र किए और मास स्पेक्ट्रोमेट्री का उपयोग करके पत्रकारों की मात्रा निर्धारित की। उन्होंने पाया कि ट्यूमर माइक्रोएन्वायरमेंट के संपर्क में आने वाले सब्सट्रेट डीएनए बारकोड को परिसंचरण में बहा देते हैं, और सभी चार पत्रकारों के मूत्र संकेत ट्यूमर-असर और स्वस्थ चूहों के बीच भिन्न होते हैं। अप्रशिक्षित एल्गोरिथम विधियों के उपयोग ने सभी ट्यूमर वाले चूहों को स्वस्थ समकक्षों से अलग करने में सक्षम बनाया।

उन्होंने निष्कर्ष निकाला कि इनहेलेबल एबीएन "माउस ऑटोचथोनस फेफड़े के एडेनोकार्सिनोमा का शीघ्र पता लगाने के लिए मजबूत शक्ति प्रदर्शित करता है"।

श्वास लें और पहचानें

अंत में, शोधकर्ताओं ने संपूर्ण "इनहेल एंड डिटेक्ट" पैट्रोल प्लेटफॉर्म के प्रदर्शन का परीक्षण किया। उन्होंने लगभग 15 एनएम व्यास के डीएनए-कोडित एबीएन को संश्लेषित किया और एलएफए का उपयोग करके मूत्र डीएनए रिपोर्टर का पता लगाने को मान्य करने के लिए उसी फेफड़े के कैंसर माउस मॉडल और नेब्युलाइज़र डिलीवरी का उपयोग किया।

प्रत्येक बारकोड की मूत्र सांद्रता की तुलना करने से स्वस्थ और कैंसरग्रस्त चूहों के बीच रिपोर्ट की गई तीन जांचों (लेकिन चौथी नहीं) के दरार में महत्वपूर्ण अंतर पता चला। एलएफए के साथ पाए गए मूत्र रीडआउट ने मास स्पेक्ट्रोस्कोपी माप के समान सिग्नल-टू-शोर अनुपात दिखाया। फिर, बिना पर्यवेक्षित क्लस्टरिंग एल्गोरिदम प्रारंभिक चरण के फेफड़ों के कैंसर वाले सभी चूहों को वर्गीकृत कर सकता है।

रिसीवर ऑपरेटिंग विशेषता (आरओसी) विश्लेषण से पता चला कि तीन जांचों ने 0.82, 0.88 और 0.85 के आरओसी वक्र (एयूसी) मूल्यों के तहत क्षेत्र के साथ सक्षम एकल क्लासिफायर के रूप में कार्य किया। चार जांचों को मिलाने से AUC बढ़कर 0.93 हो गया। 100% विशिष्टता के साथ, एलएफए ने माइक्रो-सीटी की तुलना में 75.2% की संवेदनशीलता के साथ डीएनए रिपोर्टरों का पता लगाया।

फेफड़े के कैंसर की जांच नाटकीय रूप से दीर्घकालिक उत्तरजीविता को बढ़ाती है

टीम ने इनहेलेबल एबीएन की सुरक्षा प्रोफ़ाइल की भी जांच की, और नेबुलाइजेशन के माध्यम से एबीएन की एक खुराक देने के सात दिन बाद चूहों में कोई सामान्य विषाक्तता या वाहिका में रुकावट नहीं देखी।

शोधकर्ताओं ने निष्कर्ष निकाला, "सामूहिक रूप से, पैट्रोल में न केवल शुरुआती चरणों में संवेदनशील और विशिष्ट फेफड़ों के कैंसर का पता लगाने के लिए बल्कि संसाधन-सीमित सेटिंग्स में आसान तैनाती को सक्षम करने के लिए भी बड़ी नैदानिक ​​​​क्षमता है।" इसके बाद, वे यह देखने के लिए मानव बायोप्सी नमूनों का विश्लेषण करने की योजना बना रहे हैं कि क्या सेंसर पैनल मानव कैंसर का भी पता लगा सकते हैं, उम्मीद है कि इसके बाद मानव रोगियों में नैदानिक ​​​​परीक्षण किए जाएंगे।

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• स्रोत: https://physicsworld.com/a/inhalable-nanosensors-could-increase-access-to-lung-cancer-screening/