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Perché i microRNA (miRNA) possono diventare uno strumento predittivo per il cancro e le malattie cardiovascolari?
Con il continuo progresso della tecnologia biomedica, i microRNA (miRNA) sono gradualmente diventati uno strumento fondamentale per la diagnosi e la previsione del cancro e delle malattie cardiovascolari. Questi piccoli RNA non codificanti non solo svolgono un ruolo importante nella regolazione genica, ma forniscono anche informazioni chiave in vari processi fisiologici e patologici. Studi hanno dimostrato che la tecnologia di rilevamento dei miRNA sta diventando sempre più matura, soprattutto con lo sviluppo di nuovi biosensori, che hanno consentito di migliorare ulteriormente la sensibilità e la specificità del rilevamento dei miRNA, offrendo nuove speranze per una diagnosi precoce dei pazienti e per il monitoraggio delle risposte al trattamento.
Concetti di base dei miRNA
I microRNA sono una classe di piccoli RNA non codificanti con una lunghezza compresa tra 18 e 25 coppie di basi. Possono regolare l'espressione genica a livello post-trascrizionale, sono ampiamente presenti negli animali e nelle piante e hanno effetti regolatori sui meccanismi cellulari. I miRNA non solo sono strettamente correlati a diverse patologie, come il cancro e le malattie cardiovascolari, ma sono anche abbondanti nei fluidi corporei come saliva, urina e sangue, il che rende il processo di rilevazione meno invasivo e più confortevole per i pazienti.
Progressi nella tecnologia di rilevamento dei miRNA
Già nel 1993, il biologo Victor Ambros isolò il primo miRNA (lin-4) da Caenorhabditis elegans e da allora sono emerse varie tecnologie di rilevamento. Sebbene il Northern blotting tradizionale abbia un'elevata specificità, presenta una bassa sensibilità e richiede molto tempo. In confronto, la reazione a catena della polimerasi con trascrittasi inversa in tempo reale (RT-PCR) ha una sensibilità e una specificità maggiori, ma la sua complessità e i suoi costi elevati continuano a rappresentare una sfida importante.
Negli ultimi anni, la tecnologia di rilevamento dei miRNA è gradualmente entrata nell'era dell'elevata produttività, il che ci offre una nuova prospettiva per comprendere la diagnosi precoce e la prognosi delle malattie.
Principio del biosensore miRNA
Il biosensore miRNA è costituito principalmente da tre componenti di base, vale a dire l'elemento di bioriconoscimento, il trasduttore e l'elaboratore del segnale. L'elemento di bioriconoscimento rileva specificamente specifici miRNA e il trasduttore converte i segnali riconosciuti in dati misurabili. Successivamente, l'elaboratore del segnale amplifica ed elabora i dati e infine fornisce un risultato visivo.
Specificità e sensibilità dei miRNA
La specificità del miRNA si riferisce alla capacità di un biosensore di identificare accuratamente uno specifico miRNA in un campione con più componenti. Poiché le sequenze geniche dei miRNA possono differire di un solo nucleotide, progettare un biosensore altamente specifico è diventata una sfida. Grande sfida. Inoltre, la sensibilità si riferisce alla capacità di rilevare basse concentrazioni di miRNA in un campione, il che solitamente comporta il potenziamento degli elementi di riconoscimento e delle tecnologie di amplificazione del segnale.
Vantaggi dei biosensori elettrochimici
I biosensori elettrochimici presentano notevoli vantaggi nel campo della rilevazione dei miRNA. Possono ridurre i costi di produzione tramite semplici dispositivi elettronici e hanno potenziale applicativo in molti campi, come i test ambientali, clinici e alimentari. La rilevazione elettrochimica si basa sulla misurazione delle variazioni delle proprietà degli elettrodi, rendendo possibile l'analisi in tempo reale dei biosensori.
I dati mostrano che i biosensori che utilizzano materiali avanzati come le nanoparticelle d'oro possono aumentare la sensibilità di rilevamento al livello picomolare (pM).
Sviluppo di biosensori ottici e meccanici
I biosensori ottici miRNA utilizzano segnali ottici per convertire i risultati del rilevamento e hanno dimostrato buona sensibilità e specificità. I biosensori meccanici sfruttano tecnologie come la microscopia a forza atomica per ottenere risultati di rilevamento correlati ai miRNA, il che risulta particolarmente efficace per il rilevamento di vari campioni tumorali.
Direzione di sviluppo futuro
In futuro, la tecnologia di rilevamento dei miRNA potrebbe integrare ulteriormente più tecnologie e svilupparsi in una piattaforma di rilevamento multiplo per rilevare simultaneamente i livelli di espressione di più miRNA, il che cambierà profondamente la diagnosi precoce e la previsione delle malattie. Inoltre, la tecnologia basata su CRISPR ha dimostrato un grande potenziale, consentendo il rilevamento del layout senza la necessità di amplificazione, migliorando significativamente l'efficienza del rilevamento.
Con l'avanzamento della tecnologia, quale ruolo avrà la ricerca sui miRNA nella diagnosi precoce e nel trattamento del cancro e delle malattie cardiovascolari? Diventerà un argomento caldo nella ricerca futura?
