Glykány môžu mať rôzne úlohy v rôznych tkanivách napr. podporujú skladanie proteínov, zlepšujú ich stabilitu, zúčastňujú sa bunkovej adhézie, imunitných reakcií, intra a extra celulárnej komunikácie, špecificky rozpoznávajú iné molekuly a mnoho ďalších. Zmeny v glykánových štruktúrach sú spojené s patologickými stavmi v bunke [1,2]. Niektoré aberácie glykánov sú priamo spojené s progresiou rakoviny [3].
Existuje mnoho posttranslačných modifikácií proteínov v bunke. Jednou z najvýznamnejších modifikácií je glykozylácia - enzymatická reakcia. Skladanie glykozyltransferáz závisí od mutácie expresie COSMC, ktorá kóduje špecifický molekulárny chaperón [4]. Disfunkcia molekulárneho chaperónu C1β3GalT vedie k drastickému poklesu aktivity T-syntázy a to vedie k aberantnej glykozylácií. Expresia Tn, sialyl-Tn a T antigénov bola stanovená v mnohých typov rakovín (prostata, žalúdok, hrubé črevo, pľúca, pažerák...). Imunitný systém na to reaguje vytvorením protilátok, ktoré sme pomocou biosenzorov schopní objektívne merať. Včasná diagnostika je jeden z najdôležitejších aspektov pri záchrane života a zvýšení kvality života pacienta [5].
V práci sa zameriavame na optimalizáciu podmienok glykánového biosenzora citlivého na anti-Tn protilátku (2C4) a lektín DBA. Sledujeme vplyv elektrochemickej aktivácie pri príprave biosenzora. Skúmame rôzne modifikované uhlíkové povrchy sieťotlačených elektród pomocou diferenčnej pulznej voltampérometrie. Porovnávame 2 typy prípravy biosenzora. Pri meraní koncentrácie DBA pozorujeme maximálny % pokles prúdu na 3D type biosenzora o 31,76 % a na 2D biosenzore o 13,53 % - 3D biosenzor je 2,35-krát citlivejší. Pri meraní koncentrácie 2C4 pozorujeme maximálny % pokles prúdu na 3D type biosenzora o 34,91 % a na 2D biosenzore o 9,39 % - 3D biosenzor je 3,72-krát citlivejší.
V budúcnosti plánujeme vyvinutý glykánový biosenzor použiť na analýzu auto-protilátok voči aberantným glykánom akým je Tn antigén priamo v sérach pacientov s rôznymi rakovinovými ochoreniami a porovnať to so zdravými jedincami. Následne by sme chceli stanoviť klinické parametre tohto biomarkera v diagnostike rozličných rakovinových ochorení.
Výskum vedúci k dosiahnutým výsledkom bol financovaný vďaka podpore a grantu - APVV-17-0300.
1. Tuccillo, F.M., et al., Aberrant glycosylation as biomarker for cancer: focus on CD43. BioMed research international, 2014. 2014: p. 742831.
2. Cadena, A.P., T.R. Cushman, and J.W. Welsh, Glycosylation and Antitumor Immunity. Int Rev Cell Mol Biol, 2019. 343: p. 111-127
3. Hakomori, S.-I. and R.D. Cummings, Glycosylation effects on cancer development. Glycoconjugate journal, 2012. 29(8-9): p. 565-566.
4. Ju, T., et al., Human tumor antigens Tn and sialyl Tn arise from mutations in Cosmc. Cancer Res, 2008. 68(6): p. 1636-46
Doplnky
Dobry den, velmi zasluzna praca a nespochybnitelne hodnotny vyskum. Mam par zvedavych praktickych otazok: 1. Ake mnozstvo vzorky sera od pacienta by vstupovalo do reakcie na stanovenie vasim biosenzorom. 2. Aky by bol odhadovany casovy interval od odobratia vzorky pacientovi az po vyhodnotenie analyzy? 3. V abstrakte uvadzate aj ref. c. 5, avsak v zozname pouzitej literatury nizsie to tam chyba, mohli by ste to doplnit? Dakujem, ZB
Re: Doplnky
Dobrý deň,
ďakujem veľmi pekne za otázky a poznámky.
1. V súčasnosti sme na úplnom začiatku výskumu a zatiaľ pracujeme so synteticky pripravenými chemikáliami. Keďže sa pohybujeme v nano a mikro škále, pracujeme radovo s mikrolitrami vzorky. V budúcnosti by sme radi biosenzor optimalizovali na čo najväčšiu citlivosť, s čo najnižším LOD (limitom detekcie) nakoľko je v sére koncentrácia protilátok veľmi nízka (radovo ng/ml). Ideálne by bolo zistenie hodnôt z čo najmenšieho množstva a pokiaľ sa nám podarí odstrániť všetky nešpecifické interakcie, tak napríklad aj z kvapky krvi.
2.Za ideálnych podmienok by pripravený biosenzor mal pracovať rýchlo - pár minút po vložení biologickej vzorky do pristroja by sme mali dostať odpoveď. Dĺžka vyhodnotenia analýzy je teda hlavne ovplyvnená tým, ako rýchlo sa vzorka prepraví k prístroju. Keďže sa snažíme o prípravu prístroja s čo najjednoduchšou obsluhou - mohol by sa takýto pristroj bežne nachádzať v ambulanciách (v budúcnosti možno aj v domácnostiach, no tu už ide o polemiku vzhľadom na interpretáciu výsledkov neodborníkom).V takomto prípade by naozaj šlo o vyhodnotenie za pár minút. Aby sme sa dostali na 100% fungovanie a 100% presnosť, čaká nás ale ešte veľa práce a meraní.
3. máte pravdu...neopatrením sa mi neskopíroval posledný zdroj preto ho tu dopĺňam:
5. Padler-Karavani, V., Aiming at the sweet side of cancer: aberrant glycosylation as possible target for personalized-medicine. Cancer Lett, 2014. 352(1): p. 102-12.
Ešte raz vďaka za Vaše otázky.
Pokiaľ budete mať ďalšie otázky rada vám na ne odpoviem.
Anna Blšáková