Montreali keemikud arendavad ravimite jälgimiseks välja kiire DNA-põhise anduri.

Montreali keemikud arendavad ravimite jälgimiseks välja kiire DNA-põhise anduri.

Université de Montréali keemikud on välja töötanud DNA molekulide "signaalikaskaadid", et teatada ja kvantifitseerida erinevate molekulide kontsentratsioon veretilgas, seda kõike 5 minuti jooksul. Nende tulemused, mis kinnitati hiirtega tehtud katsetega, avaldati täna aastalAmerican Chemical Society ajakiriavaldatud ja võiks aidata välja töötada kantavaid seadmeid erinevate haiguste ravi jälgimiseks ja optimeerimiseks.

Selle läbimurde saavutas UdeMi keemiaprofessori Alexis Vallée-Bélisle'i juhitud uurimisrühm. "Erinevate ravimeetodite edukuse kriitiline tegur on terapeutilise ravimiannuse tagamine ja säilitamine kogu ravi vältel," ütles ta. "Suboptimaalne terapeutiline kokkupuude vähendab efektiivsust ja põhjustab tavaliselt ravimiresistentsust, samas kui üleekspositsioon suurendab kõrvaltoimeid."

Kuid ravimite õige kontsentratsiooni säilitamine veres on tänapäeva meditsiinis endiselt suur väljakutse. Kuna igal patsiendil on erinev farmakokineetiline profiil, on ravimite kontsentratsioon tema veres oluliselt erinev. Näiteks keemiaravi puhul ei saa paljud vähipatsiendid optimaalses annuses ravimeid ja praegu on vähesed testid selle probleemi tuvastamiseks piisavalt kiired.

“Lihtsalt teostatavad testid võivad laialdaselt levitada terapeutilist ravimiseiret ja võimaldada isikupärastatud raviütles Vincent De Guire, UdeM-iga seotud Maisonneuve-Rosemonti haigla kliiniline biokeemik ning Rahvusvahelise Kliinilise Keemia ja Laboratoorse Meditsiini Föderatsiooni laboratoorsete vigade ja patsiendiohutuse töörühma esimees.

“Ühendatud lahendus, mis on kaasaskantavuse, taskukohasuse ja täpsuse poolest sarnane veresuhkrumeetriga, mis mõõdab ravimite kontsentratsiooni õigel ajal ja edastab tulemused otse tervishoiumeeskonnale, tagab, et patsiendid saavad optimaalse annuse, mis suurendab nende taastumisvõimalusi."ütles De Guire uuringu sõltumatus ülevaates.

Kuidas see juhtus

Kanada bioinseneri ja bionanotehnoloogia uurimistooli omanik Vallée-Bélisle on aastaid uurinud, kuidas bioloogilised süsteemid jälgivad reaalajas molekulide kontsentratsiooni oma keskkonnas.

Selle uue tehnoloogia läbimurre tulenes jälgimisest, kuidas rakud tuvastavad ja kvantifitseerivad molekulide kontsentratsiooni oma keskkonnas.

“Rakud on välja töötanud nanomõõtmelised signaalikaskaadid, mis koosnevad biomolekulidest, mis on programmeeritud interakteeruma, et aktiveerida spetsiifilisi rakulisi aktiivsusi teatud koguste väliste stiimulite või molekulide juuresolekul.ütles uuringu esimene autor Guichi Zhu, UdeMi järeldoktor.

“Inspireerituna looduse signaalisüsteemide modulaarsusest ja nende arenemise lihtsusest, et tuvastada uusi molekulaarseid sihtmärke, oleme välja töötanud sarnased DNA-põhised signaalikaskaadid, mis suudavad tuvastada ja kvantifitseerida konkreetseid molekule, genereerides kergesti mõõdetava elektrokeemilise signaali."ütles ta.

Nende andurite põhimõte on lihtne: jälgitav molekulaarne sihtmärk või ravim (ülaloleval joonisel roheliselt) võib interakteeruda spetsiifilise DNA molekuliga, mida nimetatakse aptameeriks (kollane molekul). Molekulaarse sihtmärgiga seondumisel ei saa see "aptameerne" DNA enam inhibeerida teist elektroaktiivset DNA-d (punast DNA-d), mis võib seejärel jõuda elektroodi pinnale ja tekitada elektrokeemilist voolu, mida saab hõlpsasti tuvastada odava lugejaga.

“Nende DNA-põhiste elektrokeemiliste testide suur eelis on see, et nende põhimõtet saab üldistada ka paljudele erinevatele sihtmärkidele, võimaldades meil välja töötada odavaid seadmeid, mis suudaksid tuvastada palju erinevaid molekule viie minutiga arsti kabinetis või isegi kodus.ütles Vallée-Bélisle, kelle meeskond kinnitas oma uudse mehhanismi, tuvastades selle aja jooksul neli erinevat molekuli.

Testid hiirtel

Et illustreerida, kuidas seda uudset signaalimismehhanismi saab kohandada hõlpsasti kasutatavaks kodutestiks, mis võimaldab patsientidel jälgida ja optimeerida oma keemiaravi, näitasid autorid ka malaariavastase ravimi reaalajas jälgimist elusate hiirte puhul. Praegu kasutatavad standardtestid nõuavad tavaliselt tunde kestvaid protseduure ja kulukaid seadmeid.

See uudne signaalimismehhanism tekitab piisavalt muutusi elektrivoolus, et seda saaks mõõta odava elektroonikaga, sarnaselt diabeetikute veresuhkru mõõtmiseks kasutatavate vere glükoosimeetrite tehnoloogiale.

“See DNA-põhine test võimaldas meil välja töötada andureid mitme veremolekuli jaoks, kuigi nende kontsentratsioon oli mõnikord väiksem kui 100 000 korda vähem kontsentreeritud kui glükoosütles Bal-Ram Adhikari, teine ​​uuringus osalenud UdeMi järeldoktorant.

Montrealis asuv Anasens litsentseeris selle leiutise patendi, et kiirendada selle turustamist.

Allikad: