Kemičari iz Montreala razvili su brzi senzor temeljen na DNK za praćenje lijekova.

Kemičari iz Montreala razvili su brzi senzor temeljen na DNK za praćenje lijekova.

Kemičari sa Sveučilišta u Montréalu razvili su "kaskade signala" molekula DNK za izvješćivanje i kvantificiranje koncentracije različitih molekula u kapi krvi, sve unutar 5 minuta. Njihovi rezultati, potvrđeni pokusima na miševima, objavljeni su danas uČasopis Američkog kemijskog društvaobjavljena i mogla bi pomoći u razvoju nosivih uređaja za praćenje i optimiziranje liječenja raznih bolesti.

Ovaj napredak postigla je istraživačka grupa koju je vodio profesor kemije na UdeM-u Alexis Vallée-Bélisle. “Kritični čimbenik uspjeha različitih tretmana je osiguravanje i održavanje terapeutske doze lijeka tijekom terapije”, rekao je. "Suboptimalna terapijska izloženost smanjuje učinkovitost i obično dovodi do otpornosti na lijekove, dok prekomjerna izloženost povećava nuspojave."

Međutim, održavanje točne koncentracije lijekova u krvi ostaje veliki izazov u modernoj medicini. Budući da svaki pacijent ima drugačiji farmakokinetički profil, koncentracija lijekova u njihovoj krvi značajno varira. S kemoterapijom, na primjer, mnogi pacijenti s rakom ne dobivaju optimalnu dozu lijekova, a trenutno je nekoliko testova dovoljno brzih da otkriju ovaj problem.

“Testovi koji se lako izvode mogli bi široko raširiti terapijsko praćenje lijekova i omogućiti personalizirane tretmanerekao je Vincent De Guire, klinički biokemičar u bolnici Maisonneuve-Rosemont povezanoj s UdeM-om i predsjedavajući Radne skupine za laboratorijske pogreške i sigurnost pacijenata Međunarodne federacije kliničke kemije i laboratorijske medicine.

“Povezano rješenje, slično mjeraču glukoze u krvi u smislu prenosivosti, pristupačnosti i točnosti, koje mjeri koncentracije lijeka u pravo vrijeme i prenosi rezultate izravno zdravstvenom timu, osiguralo bi da pacijenti prime optimalnu dozu koja povećava njihove šanse za oporavak“, rekao je De Guire u neovisnoj recenziji studije.

Kako se dogodilo

Nositelj kanadske istraživačke katedre za bioinženjering i bio-nanotehnologiju, Vallée-Bélisle proveo je mnogo godina istražujući kako biološki sustavi prate koncentraciju molekula u svom okolišu u stvarnom vremenu.

Proboj ove nove tehnologije došao je promatranjem kako stanice otkrivaju i kvantificiraju koncentraciju molekula u svojoj okolini.

“Stanice su razvile 'kaskade signalizacije' na nanosalu sastavljene od biomolekula programiranih za interakciju kako bi aktivirale specifične stanične aktivnosti u prisutnosti određenih količina vanjskih podražaja ili molekularekao je prvi autor studije, Guichi Zhu, postdoktorand na UdeM-u.

“Nadahnuti modularnošću prirodnih signalnih sustava i lakoćom kojom se mogu razviti da otkriju nove molekularne ciljeve, razvili smo slične signalne kaskade temeljene na DNK koje mogu otkriti i kvantificirati specifične molekule generiranjem lako mjerljivog elektrokemijskog signala" rekla je.

Načelo ovih senzora je jednostavno: molekularna meta ili lijek koji se prati (prikazan zelenom bojom na gornjoj slici) može stupiti u interakciju s specifičnom molekulom DNK koja se naziva aptamer (žuta molekula). Nakon vezanja na molekularnu metu, ova "aptamer" DNA više ne može inhibirati drugu elektroaktivnu DNA (crvenu DNA), koja tada može doći do površine elektrode i generirati elektrokemijsku struju koja se može lako detektirati jeftinim čitačem.

“Velika prednost ovih elektrokemijskih testova temeljenih na DNK je ta što se njihov princip također može generalizirati na mnogo različitih ciljeva, što nam omogućuje da razvijemo jeftine uređaje koji bi mogli otkriti mnogo različitih molekula u pet minuta u liječničkoj ordinaciji ili čak kod kućerekao je Vallée-Bélisle, čiji je tim potvrdio svoj novi mehanizam otkrivajući četiri različite molekule tijekom tog vremena.

Testovi na miševima

Kako bi ilustrirali kako se ovaj novi signalni mehanizam može prilagoditi u kućni test jednostavan za korištenje koji pacijentima omogućuje praćenje i optimiziranje njihove kemoterapije, autori su također demonstrirali praćenje lijeka protiv malarije u stvarnom vremenu na živim miševima. Sadašnji standardni testovi koji se koriste obično zahtijevaju višesatne postupke i skupe instrumente.

Ovaj novi signalni mehanizam proizvodi dovoljno promjena u električnoj struji da se mogu izmjeriti jeftinom elektronikom, slično tehnologiji u mjeračima glukoze u krvi koje koriste dijabetičari za provjeru šećera u krvi.

“Ovaj test temeljen na DNK omogućio nam je da razvijemo senzore za više molekula krvi, iako je njihova koncentracija ponekad bila manje od 100 000 puta manja od koncentracije glukozerekao je Bal-Ram Adhikari, drugi postdoktorski istraživač UdeM-a koji je sudjelovao u studiji.

Patent za ovaj izum licencirao je Anasens sa sjedištem u Montrealu kako bi ubrzao njegovu komercijalizaciju.

Izvori: