शोधकर्ताओं ने एक संपर्क लेंस विकसित किया है जो मानव तरल पदार्थों में प्रचलित एक्सोसोम, नैनोमीटर के आकार के पुटिकाओं को पकड़ सकता है और पहचान सकता है जो नैदानिक कैंसर बायोमार्कर होने की क्षमता रखते हैं।
टेरासाकी इंस्टीट्यूट फॉर बायोमेडिकल इनोवेशन (टीआईबीआई) के नेतृत्व में अध्ययन और निष्कर्ष उन्नत कार्यात्मक सामग्री पत्रिका में प्रकाशित किए गए थे।
लेंस को एंटीबॉडी से बंधे माइक्रोकैम्बर्स के साथ डिज़ाइन किया गया था जो आँसू में पाए जाने वाले एक्सोसोम को पकड़ सकते हैं। यह एंटीबॉडी-संयुग्मित सिग्नलिंग माइक्रोचैबर कॉन्टैक्ट लेंस (एसीएसएम-सीएल) को चयनात्मक दृश्य के लिए नैनोपार्टिकल-टैग किए गए विशिष्ट एंटीबॉडी के साथ पता लगाने के लिए दाग दिया जा सकता है। यह कैंसर पूर्व-जांच के लिए एक संभावित मंच और एक सहायक नैदानिक उपकरण प्रदान करता है जो आसान, तेज़, संवेदनशील, लागत प्रभावी और गैर-आक्रामक है।
एक्सोसोम अधिकांश कोशिकाओं के भीतर बनते हैं और कई शारीरिक तरल पदार्थों में स्रावित होते हैं, जैसे कि प्लाज्मा, लार, मूत्र और आँसू। एक बार उनके मूल कोशिकाओं से अवांछित पदार्थों के लिए डंपिंग ग्राउंड माना जाता था, अब यह ज्ञात है कि एक्सोसोम कोशिकाओं के बीच विभिन्न जैव-अणुओं को ले जा सकते हैं। यह भी दिखाया गया है कि एक्सोसोम पर सतही प्रोटीन का खजाना होता है – कुछ जो सभी एक्सोसोम के लिए सामान्य होते हैं और अन्य जो कैंसर, वायरल संक्रमण या चोट के जवाब में बढ़ जाते हैं। इसके अलावा, ट्यूमर से प्राप्त एक्सोसोम ट्यूमर के विनियमन, प्रगति और मेटास्टेसिस को दृढ़ता से प्रभावित कर सकते हैं।
इन क्षमताओं के कारण, कैंसर निदान और रोग का निदान/उपचार की भविष्यवाणी के लिए एक्सोसोम का उपयोग करने में बहुत रुचि रही है। हालांकि, इस उद्देश्य के लिए पर्याप्त मात्रा और शुद्धता में एक्सोसोम को अलग करने में कठिनाई से यह बाधित हुआ है। वर्तमान विधियों में थकाऊ और समय लेने वाली अल्ट्रासेंट्रीफ्यूज और घनत्व ग्रेडिएंट शामिल हैं, जो पूरा होने में कम से कम दस घंटे तक चलते हैं। पृथक एक्सोसोम का पता लगाने में और कठिनाइयाँ उत्पन्न होती हैं; आमतौर पर इस्तेमाल की जाने वाली विधियों में महंगे और अंतरिक्ष-खपत उपकरण की आवश्यकता होती है।
TIBI टीम ने संपर्क लेंस बायोसेंसर डिजाइन और निर्माण में अपनी विशेषज्ञता का लाभ उठाया है ताकि इन अलगाव विधियों की आवश्यकता को समाप्त करने के लिए अपने एसीएसएम-सीएल को आँसू से एक्सोसोम को कैप्चर करने के लिए तैयार किया जा सके, जो रक्त, मूत्र और लार की तुलना में एक्सोसोम का एक इष्टतम और क्लीनर स्रोत है।
उन्होंने वैकल्पिक तरीकों के उपयोग से अपने एसीएसएम-सीएल की तैयारी को सुविधाजनक और अनुकूलित भी किया। अपने लेंस के लिए माइक्रोचैम्बर बनाते समय, टीम ने कक्षों और लेंस दोनों के संरचनात्मक प्रतिधारण के लिए पारंपरिक कास्ट मोल्डिंग के बजाय सीधे लेजर काटने और उत्कीर्णन दृष्टिकोण का उपयोग किया।
इसके अलावा, टीम ने एक ऐसा तरीका पेश किया जिसने एंटीबॉडी बाइंडिंग के लिए उन्हें सक्रिय करने के लिए माइक्रोचैम्बर सतहों को रासायनिक रूप से संशोधित किया। इस पद्धति का उपयोग मानक दृष्टिकोणों के स्थान पर किया गया था, जिसमें महंगी साफ-सुथरी सेटिंग में धातु या नैनोकार्बन सामग्री का उपयोग किया जाना चाहिए।
टीम ने फिर एसीएसएम-सीएल माइक्रोकैम्बर्स के लिए एक कैप्चर एंटीबॉडी को बाध्य करने के लिए प्रक्रियाओं को अनुकूलित किया और सोने के नैनोकणों पर एक अलग (सकारात्मक नियंत्रण) पहचान एंटीबॉडी को स्पेक्ट्रोस्कोपिक रूप से देखा जा सकता है। ये दोनों एंटीबॉडी सभी एक्सोसोम पर पाए जाने वाले दो अलग-अलग सतह मार्करों के लिए विशिष्ट हैं।
एक प्रारंभिक सत्यापन प्रयोग में, दस अलग-अलग ऊतक और कैंसर सेल लाइनों से सतह पर तैरनेवाला में स्रावित एक्सोसोम के खिलाफ एसीएसएम-सीएल का परीक्षण किया गया था। नकारात्मक नियंत्रणों की तुलना में, सभी परीक्षण नमूनों में देखे गए स्पेक्ट्रोस्कोपिक बदलावों द्वारा एक्सोसोम को पकड़ने और पता लगाने की क्षमता को मान्य किया गया था। इसी तरह के परिणाम तब प्राप्त हुए जब स्वयंसेवकों से एकत्र किए गए दस अलग-अलग आंसू नमूनों के खिलाफ एसीएसएम-सीएल का परीक्षण किया गया।
अंतिम प्रयोगों में, अलग-अलग सतह मार्कर अभिव्यक्तियों के साथ तीन अलग-अलग सेल लाइनों से एकत्र किए गए सतह पर तैरनेवाला में एक्सोसोम का परीक्षण एसीएसएम-सीएल के खिलाफ किया गया था, साथ ही मार्कर-विशिष्ट पहचान एंटीबॉडी के विभिन्न संयोजनों के साथ। तीन अलग-अलग सेल लाइनों से एक्सोसोम का पता लगाने और गैर-पता लगाने के परिणामी पैटर्न अपेक्षित थे, इस प्रकार एसीएसएम-सीएल की विभिन्न सतह मार्करों के साथ एक्सोसोम को सटीक रूप से पकड़ने और पता लगाने की क्षमता को मान्य किया गया।
“एक्सोसोम मार्करों और बायोमोलेक्यूल्स का एक समृद्ध स्रोत हैं जिन्हें कई बायोमेडिकल अनुप्रयोगों के लिए लक्षित किया जा सकता है,” अली खदेमहोसैनी, पीएचडी, टीआईबीआई के निदेशक और सीईओ ने कहा। “हमारी टीम ने जो कार्यप्रणाली विकसित की है, वह इस स्रोत में टैप करने की हमारी क्षमता को बहुत सुविधाजनक बनाती है।”
