Hindistan Bilim Enstitüsü’ndeki (IISC) araştırmacılar, karaciğer kanserinin tespitine potansiyel olarak yardımcı olabilecek β-glukuronidaz adı verilen bir enzimin varlığını algılamak için nadir bir toprak metali olan terbium kullanan benzersiz bir ışıldayan prob geliştirdiler.
Çalışma şurada yayınlandı Kimya – Bir Asya Dergisi.
β-glukuronidaz, mikroplardan bitkilere ve hayvanlara kadar yaşam formlarında bulunan evrimsel olarak korunmuş bir enzimdir. Çekirdek fonksiyonu, glukuronik asit adı verilen bir şeker asidini parçalamaktır. Biyolojik her yerde bulunmasının ötesinde, enzim aynı zamanda karaciğer kanseri için kritik bir biyobelirteç olarak iki katına çıkar. Aslında, β-glukuronidazdaki bir artış genellikle kolon, meme ve böbrek kanserlerinin yanı sıra idrar yolu ve AIDS enfeksiyonlarına eşlik eder.
Ananya Biswas, eski Ph.D., “Bu tür enzimleri tespit etmek için geleneksel kolorimetri ve floresan yöntemleri genellikle arka plan sinyallerinden duyarlılık veya parazit ile kısıtlanır. Nadir toprak metallerinin uzun ömürlü heyecanlı durumlara sahip olma yeteneği, kısa ömürlü arka plan floresansını filtrelememize izin verir,” diyor Ananya Biswas, eski Ph.D. IISC’de öğrenci ve gazetenin ilk yazarı.
Projenin kökleri, ekibin metal iyonları ve jel oluşturma özellikleri üzerindeki deneylerinden başlayarak yaklaşık on yılı geriye doğru izler. Ekip, safra tuzlarından türetilen bir jel matrisine kandırılan terbium iyonlarının yeşil floresan yayabileceğini buldu.
Aynı jel matris içinde ekip, glukuronik asit ile “maskelenmiş” 2,3-DHN (2,3-dihidroksiaftalin) adlı organik bir molekül ekledi. Β-glukuronidaz bu modifiye molekülü dilimlediğinde, 2,3-DHN salınır. Araştırmacılar daha sonra numuneye UV ışığını parlattılar.
Organik Kimya, IISC ve karşılık gelen yazarı onursal profesörü Uday Maitra, “Serbest 2,3-dhn, UV ışığının emisyonunu büyük ölçüde artıran UV ışığının emilmesini ve enerjiyi yakınlardaki terbiyum iyonlarına aktaran bir ‘anten’ görevi görüyor.”
“Jel matrisi … ‘anten’ ve terbiyum iyonları arasında verimli enerji transferini kolaylaştıran yeterli yakınlık sağlar.”
Uygulama kolaylığı için ekip, jel matrisini bir kağıt diske sabitleyerek bu tahlil basit bir kağıt tabanlı sensör olarak tasarladı. Modifiye 2,3-DHN ile önceden muamele edilen β-glukuronidaz eklendiğinde, disk UV ışığı altında çok daha güçlü bir yeşil parıltı sergiler.
Bu teknikle ilgili benzersiz olan analizdir. Geleneksel üst düzey floresan algılama sistemlerinden farklı olarak, bu sensörler bir UV lambası kullanılarak analiz edilebilir ve bu tekniği kaynak sınırlı ayarlar için ideal hale getirerek açık kaynaklı, serbestçe erişilebilir bir yazılım olan ImageJ.
Bu protokolü kullanarak, güvenilir bir şekilde tespit edilebilen en düşük enzim konsantrasyonu olan tespit sınırı (LOD) 185 ng/ml olarak ortaya çıkıyor. Bunu perspektife koymak için, yaklaşık 1000 ng/mL’lik β-glukuronidaz seviyeleri tipik olarak, karaciğer hastalığının ileri bir evresi olan dekompensed sirozun başlangıcı ile ilişkilidir.
Karaciğer kanseri her yıl daha fazla hayat olduğunu iddia ederken, böyle bir teknolojik ilerleme hem zamanında hem de umut vericidir. Farklı kanser türlerinde, yenidoğan sarılık ve NSAID kaynaklı toksisite için bir biyobelirteç olarak β-glukuronidazın geniş klinik önemi göz önüne alındığında, bu sensör potansiyel olarak güçlü bir tarama aracı sunar.
Yazarlar, tahlilin doğrulanması için klinik çalışmaların hala yapılması gerekeceğini söylüyor. Ancak bu tür sensörlerin klinik olarak önemli biyobelirteçleri tespit etme maliyetini düşürebileceğinden umutlular.
