Detekcia potenciálneho biomarkera rakoviny prostaty – sarkozínu pomocou enzýmového nanobiosenzora

Rakovinové ochorenia sa radia medzi hlavné príčiny úmrtí vo väčšine oblastí sveta a ich celosvetový výskyt neustále dramaticky narastá [1]. U mužov je jednou z hlavných príčin úmrtia na rakovinu rakovina prostaty. V jej diagnostike sa štandardne používa stanovenie koncentrácie prostatického špecifického antigénu – PSA v krvnom sére. PSA je glykoproteín produkovaný žľazovými bunkami prostaty postihnutej rakovinou ale aj zdravej prostaty či prostaty postihnutej zápalom alebo benígnou prostatickou hyperpláziou [2]. Tento fakt z neho robí nízko špecifický biomarker. Snahou je hľadať a analyzovať ďalšie špecifickejšie biomarkery. Ich vhodnou kombináciou je možné zvýšiť šancu na včasné odhalenie ochorenia. Medzi známe potenciálne biomarkery rakoviny prostaty patria napríklad aminokyselina sarkozín, prostatická kyslá fosfatáza, zinc-alpha-2-glycoprotein, Cofilin-1, PCA3 ako aj štúdium zmien v štruktúre glykánov na povrchu PSA [1].

V tejto práci sme sa zamerali na aminokyselinu sarkozín (N – metylglycín), ktorého koncentrácia v moči je pri rakovine prostaty zvýšená. Z tohto dôvodu je považovaný za potenciálny biomarker tohto ochorenia [3]. Sarkozín bol detegovaný prostredníctvom nanoštrukturovaného biosenzora s imobilizovanou sarkozín oxidázou (SOx) na elektróde zo sklovitého uhlíka  (GCE) s využitím moderného 2D nanomaterálu, MXénu. SOx patrí do skupiny oxidoreduktáz a vo vodnom prostredí dokáže oxidatívne demetylovať sarkozín pričom ako produkty vznikajú glycín, formaldehyd a peroxid vodíka. Vznikajúci peroxid vodíka je možné elektrochemicky detegovať a prostredníctvom toho nepriamo stanoviť koncentráciu sarkozínu v prostredí.

Pripravený nanobiosensor sa vyznačoval detekčným limitom 18,02 nM a lineárnym rozsahom 0,09 až 7,8 µM. Okrem elektrochemickej analýzy, ktorá zahrňovala cyklickú voltampérometriu v potenciálovom rozsahu +0,1 až -1,0 V a chronoampérometriu na rotačnej uhlíkovej elektróde s použitím trojelektródového detekčného systému bola vykonaná aj mikroskopia atomárnych síl a skenovacia elektrónová mikroskopia. V rámci validácie pripraveného nanobiosenzora prostredníctvom meraní vo vzorkách syntetického moču bol dosiahnutý recovery index s hodnotou  102,6 %. Táto hodnota potvrdzuje, že nami pripravené zariadenie je možné použiť pri práci s reálnymi vzorkami moču a mohlo by tak v budúcnosti dopomôcť k spresneniu diagnostiky tohto závažného ochorenia.

1. [1] Tkáč J. et al.; Prostate-specific antigen glycoprofiling as diagnostic and prognostic biomarker of prostate cancer, Interface Focus, 2019, Vol. 9.
   [2] Damborská D. et al.; Nanomaterial-based biosensors for detection of prostate specific antigen, Microchimica Acta, 2017, Vol. 184, p. 3049-3067.
   [3] Uhlirova D. et al.; A Rapid Method for the Detection of Sarcosine Using SPIONs/Au/CS/SOX/NPs for Prostate Cancer Sensing, International Journal of Molecular Sciences, 2018, Vol. 19, p. 3722.