Til hovedinnhold

Kroppens eget signalsystem er nøkkelen til nye diagnoseverktøy og persontilpassede medisiner

Ifølge flere studier kan bittesmå biologiske partikler; exosomer, bære viktig informasjon om enkelte sykdomstilstander. Nå jakter vi på de ørsmå partiklene i laben. Lykkes jakten, kan exosomene brukes til å varsle om sykdom, før den oppstår.
Forsker og bloggforfatter Elizaveta Vereshchagina i laben. Mikrofluidikkteknologien som utvikles her har allerede en rekke viktige anvendelser som DNA-analyse og "organ-on-a-chip". Bildet viser en 6" silisiumskive under et av fabrikasjonstrinnene for EXIT-brikken. Prikkene er inn- og utganger for væske i mikrofluidbrikkene som skal lages. Foto: SINTEF
Forsker og bloggforfatter Elizaveta Vereshchagina i laben. Mikrofluidikkteknologien som utvikles her har allerede en rekke viktige anvendelser som DNA-analyse og "organ-on-a-chip". Bildet viser en 6" silisiumskive under et av fabrikasjonstrinnene for EXIT-brikken. Prikkene er inn- og utganger for væske i mikrofluidbrikkene som skal lages. Foto: SINTEF

Exsosomer er små partikler (ca. 30 til 150 nm i diameter), men inneholder masse viktig informasjon om kroppens tilstand. Partiklene er altså nesten 1000 ganger mindre enn diameteren til et vannlig hårstrå. De finnes i blod og andre kroppsvæsker. 

Internasjonalt forskningssamarbeid

I forskningsprosjektet EXIT har vi i SINTEF, sammen med forskere fra flere land og ulike disipliner, sett nærmere på hvordan vi kan hente ut exosomene – og dermed informasjon fra dem. I praksis betyr dette at de små partiklene kan brukes som en tidlig biomarkør for sykdom. Klarer vi oppgaven, kan man altså få et varsel om pasientens forverrede helsetilstand før sykdommen har rukket å gjøre irreversibel skade.

En slik teknologi vil være svært velkommen: Det er i dag et økende behov for medisinsk teknologi som gjør det mulig å stille diagnoser tidligere, samt å utvikle persontilpassede og dermed mer effektive måter å behandle pasientene på. Det kan gi håp til de som lider av Alzheimer’s sykdom (som er hovedanvendelsen prosjektet EXIT fokuserer på), men også aktuelt for andre sykdommer.

Men hvordan er det mulig?

Hypotesen i EXIT-prosjektet er at exosomer, som er tilknyttet funksjoner i nervesystemet,  kan hentes ut fra pasientens prøver ved bruk av mikro- og nanofluidisk teknologi og en spesiell metode for oppkonsentrering og separasjon av partikler.

I faget mikro- og nanofluidikk studerer man egenskapene og manipulering av fluider (væske og gass) i nano- og picoliter volumer. I gruppa BioMEMS og Medisinske Sensorer ved SINTEF MiNaLab forskes det på mikrofluidikk og forskjellige medisinske anvendelser som som nå blir mulig ved hjelp av nettopp slik teknologi.

Metoden vi bruker for å oppkonsetrere partikler i EXIT-prosjektet er basert på partiklenes ulike egenskaper og oppførsel når de befinner seg i et elektrisk felt. For å si det metaforisk, fungerer mikrofluidikk-brikken mot ulike partikler som et finmasket fiskegarn som samler små fisk på et bestemt sted i havet. Metoden baserer seg på forskning fra Universitetet i Leiden i Nederland. Der jobber forskerne med å skille ut ørsmå partikler fra biologiske prøver ved hjelp av nettopp nanokanaler laget med silisiumteknologi fra oss i SINTEF MiNaLab.

Nå gjør  vi det reproduserbart

Silisiumteknologi er en  teknologi som gjør det mulig å produsere slike enheter med så små dimensjoner som er nødvendig. Et stort hinder for klinisk anvendelse av mikro- og nanofluidiske enheter har hittil vært at utstyret er svært sårbart og vanskelig å gjenskape. Nå jobber vi i MiNaLab for å utvikle reproduserbare fabrikasjonsprosesser for kanaler som er så grunne som 40 nm.

Den nanofluidiske enheten og teknologien som utvikles i EXIT-prosjektet kan bidra til å forbedre dagens kliniske praksis gjennom å tilby høy-kapasitets og sensitiv separasjon av viktige diagnostiske biomarkører. Robuste fabrikasjonsprosesser åpner også for videre utvikling innen mikro- og nanofluidikk, fordi vi kan ta i bruk standardiserte metoder. Dermed kan vi også sammenlikne resultater fra ulike laboratorier, sykehus og forskere som arbeider med exosomer – noe disse har ønsket seg lenge.

Lykkes vi, kan EXIT-metoden bli til et veldig nyttig verktøy for både helsesektoren og forskere fra ulike bransjer. Denne teknologien er  nemlig nyttig i mange sammenhenger; alt fra miljø-forskning til medisinsk teknologi, og ikke minst til utvikling av persontilpassende medisiner. I framtida håper vi at flere får øynene opp for nytteverdien og anvendelsen av nanofluidikk og nanofabrikasjon.

Takk til mine kolleger Sigurd Moe, Andreas Vogl og Linda Sønstevold for gode innspill til denne bloggen.

 

Blogg - Publisert 04.12.2020
Seniorforsker
930 04 358