یکی از اصلی ترین دلایل مرگ و میر سرطان تشخیص دیرهنگام این بیماری است. تشخیص سریع سرطان برای افزایش شانس درمان بیمار بسیار مهم است و در سال‌های اخیر، توسعه ابزارهای تشخیصی برای تشخیص سرطان در مراحل اولیه مورد توجه بسیاری قرار گرفته است.

سلول‌های سرطانی از اسیدهای میکرو ریبونوکلئیک خاص (miRNA) استفاده می‌کنند، RNA های غیر کد کننده‌ای که برای تنظیم بیان ژن و افزایش شانس تشکیل تومور ضروری هستند. در حالی که miRNA در گردش، نشانگرهای زیستی زنده بیماری اولیه سرطان هستند، شناسایی miRNA های مرتبط با سرطان در خون و سایر مایعات بدن چالشی بزرگ است.

در این روش، تیمی از محققان به سرپرستی تاکائو یاسویی از انستیتوی علوم توکیو در ژاپن، تلاش‌های خود را بر روی تجزیه و تحلیل miRNA گذاشتند. این روش بر نانوسیم و یادگیری ماشین (ML) برای تشخیص miRNA های مرتبط با سرطان در ادرار متمرکز کرده‌اند. نتایج این پروژه در نشریه Analytical Chemistry در ۱۸ اکتبر ۲۰۲۴ منتشر شده است.

یاسویی می‌گوید: «در خون وزیکول‌های خارج سلولی (EV) وجود دارند که اطلاعات نظارتی حیاتی را با خود دارند. این miRNA ها بین افراد سالم و افراد مبتلا به سرطان متفاوت هستند. با استفاده از اکسید روی (ZnO ) گروه تحقیقاتی ما سعی در تهیه یک ابزار تشخیص سرطان دارد تا به صورت غیر تهاجمی miRNA از ادرار استخراج شوند.»

در ابتدا، دانشمندان از نانوسیم‌های ZnO برای گیراندازی وزیکول‌های خارج سلولی در نمونه‌های ادرار استفاده کردند و فناوری ریزآرایی را برای شناسایی توالی‌های خاص ژن در miRNA های وزیکول‌های خارج سلولی ارائه کردند. از روش اولتراسانتریفیوژ برای مقایسه و اعتبارسنجی بهره‌وری miRNA توسط نانوسیم‌ها استفاده شد.

نتایج نشان داد که وزیکول‌های خارج سلولی حاوی miRNA، با اندازه ۴۰ نانومتر تا ۲۰۰ نانومتر، به طور کارآمد در نانوسیم‌ها گیر افتادند. این گیراندازی توسط نانوسیم از نمونه ادرار نوید ساخت دستگاهی را می‌دهد که به عنوان ابزاری برای تشخیص سرطان قابل استفاده است.

محققان در این پروژه بیش از دو هزار نوع miRNA را در نمونه ادرار به دست آوردند. آن‌ها با کمک یادگیری ماشینی اقدام به شناسایی این miRNAها کرده و miRNA مربوط به بیماری سرطان ریه را شناسایی کردند. آن‌ها به ۵۳ گونه miRNA رسیدند که می‌تواند برای تشخیص سرطان از آن‌ها استفاده کرد.

یاسویی اظهار داشت: «ما همچنین یک گروه miRNA را نیز شناسایی کردیم که می‌تواند به طور دقیق سرطان ریه مرحله I را تشخیص دهد. از آنجا که گروه‌های miRNA ادرار می‌توانند سرطان ریه را در مراحل اولیه پیش‌بینی کنند، ما معتقدیم که گروه‌های miRNA ادرار پتانسیل کافی برای تشخیص زودهنگام سرطان را دارند.»