MicroRNA heeft potentieel voor kankertherapie, en ook andere ziekten

MicroRNA is nu zo'n tien jaar geleden ontdekt als een nieuw genetisch materiaal. Wetenschappers hebben opgemerkt dat het de genen van een cel lijkt aan en uit te zetten. Recent onderzoek heeft aangetoond dat deze kleine bundels van genetische code uit de hand lijken te lopen in kankercellen.
Een team van MIT is begonnen met het gebruik van kleine deeltjes die microRNA-niveaus in weefselmonsters meten om een ??methode te bieden voor het scannen en diagnosticeren van kanker. In theorie zou het proces met veel andere ziekten moeten werken.
Twee lopende kranten in de tijdschriften Analytische scheikunde en Angewandte Chemie, schetsen de technologie die een array van deeltjes gebruikt die zich hechten aan een specifiek type microRNA. De methode stelt weefsel, bloedmonsters of gezuiverd RNA bloot aan deze deeltjes, waardoor een microRNA-profiel kan worden gemaakt. Verschillende soorten kanker hebben hun eigen microRNA-signatuur, waardoor de aanwezigheid van individuele kankers in long, maag, pancreas, enz. Kan worden geïdentificeerd en verwerkt door wat een nieuwe en effectieve kankertestprocedure belooft te zijn.
Patrick Doyle, hoogleraar chemische technologie aan het MIT en leider van het onderzoeksteam, zei:

"Hoewel het meten van microRNA-niveaus duidelijke potentiële voordelen heeft, zijn er veel uitdagingen bij het detecteren van microRNA. Er is geen geaccepteerde gouden standaard," zegt Doyle. "Iedereen heeft zijn eigen favoriete persoon."

De jacht op MicroRNA

Het probleem met de meeste microRNA-detectiewerkwijzen is dat het RNA in een zuiveringsproces dat tijdrovend en duur is, uit het bloed of weefsel moet worden geïsoleerd. Doyle en zijn collega's, waaronder graduate student Stephen Chapin, beschreven in hun Angewandte Chemie paper, gepubliceerd in januari 2011, dat ze met succes hydrogeldeeltjes hebben gebruikt, met een lengte van ongeveer 200 micron, om gemakkelijker microRNA-dysregulatiepatronen in monsters van vier personen met kanker te detecteren.

Hydrogels zijn een type polymeerketentnetwerk dat water aantrekt dat de aanhechting van nucleïnezuren veroorzaakt. De hydrogeldeeltjes zijn versierd met miljoenen identieke strengen DNA. De strengen zijn complementair aan een specifieke microRNA-doelsequentie. Aldus zal microRNA in een bloedmonster worden aangetrokken door en zich hechten aan het DNA op het hydrogeldeeltje.
In navolging van hun eerste paper, toont hun recentere rapport in de Analytical Chemistry van deze maand de hydrogelpartikeltest, waarbij met succes een patiënt met prostaatkanker is geïdentificeerd.

Door de hydrogeldeeltjes te mengen met een bloedmonster, bindt elk aanwezig microRNA aan zijn respectievelijke DNA. De DNA-strengen op de hydrogel bevatten een korte sequentie die vervolgens bij de voltooiing van de test aan een fluorescente probe bindt. Vervolgens gebruiken ze een speciaal ontworpen microfluïdische scanner om snel de fluorescentie van elk deeltje te meten, en zo aan te geven hoeveel microRNA aanwezig is. De scanner leest ook een chemische streepjescode ingeprent op elk hydrogeldeeltje, die het type microRNA identificeert dat wordt gedetecteerd. Het hele proces is binnen drie uur voltooid.
Het tweede artikel beschrijft vervolgens hoe de onderzoekers bij het toevoegen van meerdere DNA-labelsequenties aan elk microRNA-doel de gevoeligheid van de hydrogel-microRNA-detectiedeeltjes met wel 100 keer hebben verhoogd. (Het DNA hecht zich aan de fluorescerende sondes). Dit heeft hen in staat gesteld om zo weinig als 10.000 exemplaren van een bepaalde microRNA-sequentie te detecteren in monsters zo klein als 25 microliter.
Bovendien is deze nieuwe benadering van Doyle op MIT nauwkeuriger omdat verschillende microRNA-strengen verschillende vormen hebben die van invloed zijn op hoe gemakkelijk ze aan de DNA-merkers binden. Het gebruik van gemengde DNA-markers helpt deze anomalie te voorkomen.
Doyle en zijn collega's beginnen nu samen te werken met medische onderzoekers om het gebruik van microRNA-detectie te bestuderen voor gebruik bij andere ziekten zoals hartaandoeningen en HIV. Hij heeft ook een bedrijf opgericht, Firefly Bioworks, met een voormalig student, Daniel Pregibon. Firefly Bioworks zal de technologie in licentie geven voor de op maat gemaakte scanner die nodig is om de fluorescentie van de hydrogels te detecteren, met als doel een eenheid te bieden voor commercieel gebruik.
Geschreven door Rupert Shepherd B.Sc.