Kore Malzeme Bilimi Enstitüsü’nde Dr. Ho Sang Jung’un araştırma ekibi tarafından geliştirilen ‘İdrar metabolitlerinin amplifikasyonu yoluyla kanser teşhisi için yerinde uygulanabilir şerit tipi sensörün geliştirilmesi’nin şematik gösterimi. Kredi: Kore Malzeme Bilimi Enstitüsü (KIMS)
Bir araştırma ekibi, idrardaki metabolitlerin ışık sinyalini yükseltebilen ve sahada kanser teşhisi koyabilen şerit tipi bir idrar sensörü geliştirmeyi başardı. Bu sonuç, Kore Malzeme Bilimi Enstitüsü’nün (KIMS) Yüzey ve Nano Malzemeler Bölümü’nden Dr. Ho Sang Jung liderliğindeki idrarda metabolitleri bulma çabasından geldi. ICT, POSTECH’ten Profesör Junsuk Rho ve Kyung Hee Üniversitesi Tıp Fakültesi’nden Profesör Samjin Choi ile yürütülen ortak araştırmada.
Bu teknoloji, test ihtiyacı anında küçük bir hacimde (10uL) idrar damlatıldıktan sonra sadece ışık verilerek ek bir analiz işlemine gerek kalmadan prostat kanseri ve pankreas kanseri muayenesinde uygulanabilmektedir. Test cihazı, sahada kanserin hızlı ve yüksek hassasiyetle teşhis edilebilmesi için şerit şeklinde imal edilmektedir.
Araştırma ekibi, kanser hastalarının ve normal insanların idrarında bulunan metabolomik bileşenlerin farklılığına dikkat çekti. Kanser hücreleri vücutta çoğaldıklarında anormal metabolizma nedeniyle idrara farklı metabolitler salgılarlar. Bunu mevcut bir teknoloji olarak sınıflandırmak için, yerinde saha uygulamasını sınırlayan pahalı ve büyük ekipman gerekliydi. Araştırma ekibi, gözenekli kağıt üzerinde mercan şeklinde bir plazmonik nanomateryal oluşturarak idrardaki metabolitlerin optik sinyalini 1 milyardan fazla yükselten, yüzeyi geliştirilmiş bir Raman saçılma sensörü geliştirdi. Sensöre idrar damlatıldığında ve ışık ışınlandığında, sensör yüzeyinde kanser metaboliti sinyalleri güçlendirilerek kanseri teşhis etmeyi mümkün kılar. Araştırma ekibi, elde edilen spektral sinyale yapay zeka temelli bir analiz yöntemi uygulayarak prostat kanseri ve pankreas kanseri hastalarının %99’a varan oranlarda normal insanlardan ayırt edilmesini başardı.
Halihazırda kullanılan bir dizi kanser teşhis tekniği, kan testleri veya radyolojik yöntemlerle kanserin varlığını tespit etmekte ve histolojik analiz yoluyla kanseri teşhis etmektedir. Pek çok insan, yıllık sağlık kontrolleri aracılığıyla kanserin ortaya çıkışını takip etmeye çalışır, ancak birçok durumda kanser geç teşhis edilir ve tedavi gecikir veya ölüm meydana gelir. Özellikle tıbbi kör noktada olan kişilerin düzenli kontrol yaptırması zordur, bu nedenle genellikle kanser önemli ölçüde ilerledikten sonra keşfedilir. Bu çalışmada, herkesin kolayca elde edebileceği biyolojik bir örnek olan idrar kullanıldı. Kanser hastası tedavisi sonrası idrar, yerinde hızlı kanser hastası taraması ve nüks izleme teknolojisi kullanılarak yeni bir kanser teşhis yöntemi için kullanılabilir. Ayrıca şerit tipi sensörün üretim fiyatı birim başına 100 KRW’den az olduğu için toplu muayene için kullanılabilmesi bekleniyor.
Araştırmayı yürüten kıdemli araştırmacı Ho Sang Jung, “Pankreas kanseri gibi tanı yönteminin iyi bilinmediği kanserlerde tespit edilmesi zordur ve ilk tanıdan sonra hayatta kalma oranı düşüktür. . Kore’de her gün 14 pankreas kanseri hastasının öldüğü biliniyor ve kişi başına ekonomik maliyeti yılda yaklaşık 63 milyon won. yeni bir teşhis yöntemi sağlamak için teknoloji.”
Bu çalışma, Kore Malzeme Bilimi Enstitüsü’nün (KIMS) Temel Araştırma Programı ve Kore Ulusal Araştırma Vakfı tarafından desteklenmiştir. Ayrıca araştırma sonuçları, biyosensörler alanında dünyaca ünlü bir dergi olan ‘Biosensors and Bioelectronics (If: 12.5, JCR top < %3)’ dergisinde 9 Ocak’ta yayınlandı. Araştırma ekibi, Kore ve Amerika Birleşik Devletleri’nde ilgili patentler için başvurdu.
Şu anda araştırma ekibi, prostat kanseri, pankreas kanseri, kolorektal kanser ve akciğer kanseri hastalarının idrarını analiz ederek teşhis edilebilecek kanser türlerini giderek artırıyor.
Referans: “Etiketsiz insan idrarı algılama ve derin öğrenme destekli kanser taraması için 3D plazmonik mercan nanomimari kağıdı” Vo Thi Nhat Linh, Min-Young Lee, Jungho Mun, Yeseul Kim, Hongyoon Kim, In Woong Han, Sung-Gyu Park, Samjin Choi, Dong-Ho Kim, Junsuk Rho ve Ho Sang Jung, 9 Ocak 2023, Biyosensörler ve Biyoelektronik.
DOI: 10.1016/j.bios.2023.115076