A montreali vegyészek gyors DNS-alapú érzékelőt fejlesztenek ki a gyógyszerek monitorozására.

A montreali vegyészek gyors DNS-alapú érzékelőt fejlesztenek ki a gyógyszerek monitorozására.

Az Université de Montréal vegyészei DNS-molekulák „jelkaszkádjait” fejlesztették ki, amelyekkel jelentést készítenek és számszerűsítik a különböző molekulák koncentrációját egy csepp vérben, mindezt 5 percen belül. Eredményeiket, amelyeket egereken végzett kísérletekkel igazoltak, ma tették közzéAz American Chemical Society folyóiratapublikált, és segíthet a különféle betegségek kezelésének nyomon követésére és optimalizálására alkalmas hordható eszközök kifejlesztésében.

Ezt az áttörést az UdeM kémiaprofesszora, Alexis Vallée-Bélisle által vezetett kutatócsoport érte el. "A különféle kezelések sikerének kritikus tényezője a terápiás gyógyszeradag biztosítása és fenntartása a terápia során" - mondta. "A szuboptimális terápiás expozíció csökkenti a hatékonyságot, és jellemzően gyógyszerrezisztenciához vezet, míg a túlzott expozíció növeli a mellékhatásokat."

Mindazonáltal a gyógyszerek megfelelő koncentrációjának fenntartása a vérben továbbra is nagy kihívást jelent a modern orvoslásban. Mivel minden betegnek más a farmakokinetikai profilja, a gyógyszerek koncentrációja a vérben jelentősen eltér. A kemoterápia során például sok rákos beteg nem kapja meg az optimális adag gyógyszert, és jelenleg kevés vizsgálat elég gyors ahhoz, hogy felismerje ezt a problémát.

"A könnyen végrehajtható tesztek széles körben elterjedhetik a terápiás gyógyszerfigyelést, és személyre szabott kezelést tesznek lehetővémondta Vincent De Guire, az UdeM-hez kapcsolódó Maisonneuve-Rosemont Kórház klinikai biokémikusa és a Klinikai Kémiai és Laboratóriumi Orvostudományok Nemzetközi Szövetsége Laboratóriumi hibák és betegbiztonsági munkacsoport elnöke.

"A hordozhatóság, a megfizethetőség és a pontosság tekintetében a vércukormérőhöz hasonló csatlakoztatott megoldás, amely a megfelelő időben méri a gyógyszerkoncentrációt, és közvetlenül továbbítja az eredményeket az egészségügyi csapatnak, biztosítaná, hogy a betegek az optimális adagot kapják, amely maximalizálja gyógyulási esélyeiket.– mondta De Guire a tanulmány független áttekintésében.

Hogyan történt

Vallée-Bélisle, a kanadai biomérnöki és bio-nanotechnológiai kutatószék tulajdonosa sok évet töltött annak kutatásával, hogy a biológiai rendszerek miként figyelik valós időben a környezetükben lévő molekulák koncentrációját.

Ennek az új technológiának az áttörése annak megfigyelése volt, hogy a sejtek hogyan érzékelik és számszerűsítik a molekulák koncentrációját a környezetükben.

"A sejtek nanoméretű „jelző kaszkádokat” fejlesztettek ki, amelyek olyan biomolekulákból állnak, amelyek kölcsönhatásba lépve aktiválják a specifikus sejtaktivitásokat meghatározott mennyiségű külső inger vagy molekula jelenlétében.- mondta a tanulmány első szerzője, Guichi Zhu, az UdeM posztdoktori kutatója.

"A természet jelátviteli rendszereinek modularitása és az új molekuláris célpontok detektálásának egyszerűsége által ihletett, hasonló DNS-alapú jelátviteli kaszkádokat fejlesztettünk ki, amelyek könnyen mérhető elektrokémiai jel generálásával képesek kimutatni és számszerűsíteni specifikus molekulákat."- mondta.

Ezeknek az érzékelőknek az elve egyszerű: a monitorozni kívánt molekuláris célpont vagy gyógyszer (a fenti ábrán zöld színnel látható) kölcsönhatásba léphet egy specifikus DNS-molekulával, amelyet aptamernek neveznek (sárga molekula). A molekuláris célponthoz kötődve ez az „aptamer” DNS már nem tud gátolni egy másik elektroaktív DNS-t (vörös DNS), amely azután eléri az elektróda felületét, és olyan elektrokémiai áramot generál, amely egy olcsó olvasóval könnyen kimutatható.

"Ezeknek a DNS-alapú elektrokémiai teszteknek az a nagy előnye, hogy elvük számos különböző célpontra is általánosítható, lehetővé téve olyan olcsó eszközök kifejlesztését, amelyek számos különböző molekulát képesek kimutatni öt perc alatt a rendelőben vagy akár otthon is.- mondta Vallée-Bélisle, akinek csapata négy különböző molekula kimutatásával validálta új mechanizmusukat ez idő alatt.

Tesztek egereken

Annak szemléltetésére, hogy ez az új jelátviteli mechanizmus hogyan adaptálható egy könnyen használható otthoni tesztté, amely lehetővé teszi a betegek számára a kemoterápia nyomon követését és optimalizálását, a szerzők egy maláriaellenes gyógyszer valós idejű monitorozását is bemutatták élő egerekben. A jelenleg használt szabványos tesztek jellemzően órákig tartó eljárásokat és drága műszereket igényelnek.

Ez az új jelzőmechanizmus elegendő változást hoz létre az elektromos áramban ahhoz, hogy olcsó elektronikával mérhető legyen, hasonlóan a cukorbetegek által a vércukorszint ellenőrzésére használt vércukormérők technológiájához.

"Ez a DNS-alapú teszt lehetővé tette számunkra, hogy több vérmolekulához is érzékelőket fejlesszünk ki, még akkor is, ha ezek koncentrációja néha 100 000-szer kevésbé volt koncentrált, mint a glükóz- mondta Bal-Ram Adhikari, az UdeM másik posztdoktori kutatója, aki részt vett a tanulmányban.

A találmány szabadalmát a montreali székhelyű Anasens engedélyezte a kereskedelmi forgalomba hozatal felgyorsítása érdekében.

Források: