Publikacja w Sensors and Actuators: B. Chemical (2024)

15 03 2024

Grupa prof. dr hab. Anny M. Nowickiej opracowała czujnik do monitorowania poziomu, jak i aktywności trzech wybranych metaloproteinaz, pozwalających na rozróżnianie typu nowotworu i określanie stadium choroby.

Pomimo wieloletnich badań nad rozwojem i leczeniem raka, jego diagnostyka nadal pozostawia wiele do życzenia. Ciągle poszukuje się zarówno nowych narzędzi diagnostycznych jak i bardziej specyficznych markerów nowotworowych w celu poprawy wczesnej diagnostyki. Opracowanie lepszych testów diagnostycznych ukierunkowanych na detekcję biomarkerów daje ogromne możliwości: (i) wskazanie ryzyka wystąpienia danej choroby, (ii) diagnozę we wczesnym stadium choroby, (iii) wskazanie właściwej ścieżki procesu terapeutycznego, oraz (iv) monitorowanie postępów zastosowanych metod terapeutycznych. Skonstruowane w grupie prof. dr hab. Anny Nowickiej proste narzędzie analityczne zostało ukierunkowane na jednoczesne oznaczanie metaloproteinaz (MMP) MMP-1, MMP-2 i MMP-9. Wybrane do badań MMP są szczególnie istotne w kontekście raka płuca i mają potencjalny wpływ na progresję nowotworu, gdyż odgrywają rolę w procesach nowotworzenia i przerzutowania oraz są czynnikiem promującym wzrost guza i czynnikiem proangiogennym. Zaproponowany woltamperometryczny czujnik, o jednoetapowej konstrukcji, wykorzystano zarówno do monitorowania poziomu, jak i aktywności trzech wybranych metaloproteinaz. Było to możliwe dzięki zastosowaniu w roli receptorów, selektywnych względem działania poszczególnych metaloproteinaz, tripeptydów znakowanych próbnikami redoks: Cys-Gly-Ile-MB (MMP-1), Cys-Gly-Leu-AQ (MMP-2) i Cys-Gly-Met-Fc (MMP-9). W wyniku aktywności metaloproteinaz następowała hydroliza wiązań peptydowych pomiędzy odpowiednimi aminokwasami poszczególnych receptorów, w efekcie czego fragment receptora zawierający próbnik redoks był usuwany z powierzchni elektrody, co skutkowało spadkiem sygnałów prądowych pochodzących od poszczególnych próbników redoks. Z kolei, dzięki obecności cysteiny w strukturze receptorów zostały one kowalencyjnie unieruchomione na powierzchni elektrody złotej. Tiolowana postać receptorów uprościła konstrukcje czujnika do jednego etapu, co zdecydowanie skróciło czas jego przygotowania przy zachowaniu jego wysokiej stabilności i czułości na poziomie od kilku do kilkunastu fg∙L^–1. Przypisanie każdej z metaloproteinaz innego próbnika redoks pozwoliło na oznaczenie wszystkich trzech MMP podczas jednego pomiaru. Przeprowadzone badania wykazały, że MMP są doskonałymi biomarkerami nie tylko do wczesnego diagnozowania raka płuc, ale także do rozróżniania typu nowotworu i określania stadium choroby. Potwierdziły to badania wykonane we współpracy z dr n. farm. Magdaleną Bamburowicz-Klimkowską z Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego, przeprowadzone na ekstraktach tkankowych uzyskanych od zdrowych myszy oraz myszy po inokulacji linii komórkowych drobnokomórkowego (H446) i niedrobnokomórkowego raka płuca (A549). Biorąc pod uwagę rodzaj analizowanych próbek (osocze, płuco i ekstrakt z guza) stwierdzono, że analiza poziomu aktywnej formy MMP-9 w ekstrakcie z płuca pozwala na rozróżnienie typu raka płuca, niezależnie od jego stadium rozwoju. Z kolei analiza poziomu aktywnej formy MMP-1 zarówno w ekstraktach z płuc, jak i guza pozwala na rozróżnienie typu nowotworu już we wczesnym stadium choroby. Natomiast w przypadku zaawansowanego stadium choroby kluczowa staje się analiza poziomu aktywnej formy MMP-2.

Wyniki zostały opublikowane w czasopiśmie Sensors and Actuators: B. Chemical.
K. Winkler, A. Kowalczyk, P. Bereza, K. Regulska, A. Kasprzak, M. Bamburowicz-Klimkowska, A.M. Nowicka, Levels of active forms of MMP-1, MMP-2, and MMP-9 as independent prognostic factors for differentiating the stage and type of lung cancer (SCLC and NSCLC); Sensors and Actuators: B. Chemical (2024) 406, 135421.

https://doi.org/10.1016/j.snb.2024.135421