Monreālas ķīmiķi izstrādā ātru DNS sensoru, lai uzraudzītu zāles.

Monreālas ķīmiķi izstrādā ātru DNS sensoru, lai uzraudzītu zāles.

Monreālas Universitātes ķīmiķi ir izstrādājuši DNS molekulu "signālu kaskādes", lai ziņotu un noteiktu dažādu molekulu koncentrāciju asins pilē 5 minūšu laikā. Viņu rezultāti, kas apstiprināti eksperimentos ar pelēm, tika publicēti šodienAmerikas Ķīmijas biedrības žurnālspublicēts un varētu palīdzēt izstrādāt valkājamas ierīces dažādu slimību uzraudzībai un optimizēšanai.

Šo izrāvienu panāca pētnieku grupa, kuru vadīja UdeM ķīmijas profesors Alexis Vallée-Bélisle. "Britisks faktors dažādu ārstēšanas veidu panākumos ir terapeitisko zāļu devu nodrošināšana un uzturēšana visā terapijas laikā," viņš teica. "Neoptimāla terapeitiskā iedarbība samazina efektivitāti un parasti izraisa rezistenci pret zālēm, savukārt pārmērīga iedarbība palielina blakusparādības."

Tomēr mūsdienu medicīnas galvenais izaicinājums joprojām ir pareizas zāļu koncentrācijas uzturēšana asinīs. Tā kā katram pacientam ir atšķirīgs farmakokinētiskais profils, zāļu koncentrācija asinīs ievērojami atšķiras. Piemēram, ar ķīmijterapiju daudzi vēža pacienti nesaņem optimālo zāļu devu, un pašlaik tikai daži testi ir pietiekami ātri, lai atklātu šo problēmu.

"Viegli veicami testi varētu plaši izplatīt terapeitisko zāļu uzraudzību un nodrošināt personalizētu ārstēšanuteica Vinsents De Guire, klīniskais bioķīmiķis UdeM saistītā Maisonneuve-Rosemont slimnīcā un Starptautiskās klīniskās ķīmijas un laboratorijas medicīnas federācijas Laboratorijas kļūdu un pacientu drošības darba grupas priekšsēdētājs.

"Savienots risinājums, kas līdzīgs asins glikozes mērītājam pārnesamības, pieejamības un precizitātes ziņā, kas mēra zāļu koncentrāciju īstajā laikā un nosūta rezultātus tieši veselības aprūpes komandai, nodrošinātu, ka pacienti saņem optimālo devu, kas palielina viņu izredzes atgūties."teica De Guire neatkarīgā pētījuma pārskatā.

Kā tas notika

Kanādas bioinženierijas un bionanotehnoloģiju pētniecības katedras īpašnieks Vallée-Bélisle ir pavadījis daudzus gadus, pētot, kā bioloģiskās sistēmas reāllaikā uzrauga molekulu koncentrāciju savā vidē.

Šīs jaunās tehnoloģijas sasniegums radās, novērojot, kā šūnas nosaka un kvantitatīvi nosaka molekulu koncentrāciju savā vidē.

"Šūnas ir attīstījušas nanomēroga "signalizācijas kaskādes", kas sastāv no biomolekulām, kas ieprogrammētas mijiedarbībai, lai aktivizētu noteiktas šūnu aktivitātes noteikta daudzuma ārējo stimulu vai molekulu klātbūtnē.teica pētījuma pirmais autors Guichi Zhu, UdeM pēcdoktorantūras pētnieks.

"Iedvesmojoties no dabas signalizācijas sistēmu modularitātes un viegluma, ar kādu tās var attīstīties, lai noteiktu jaunus molekulāros mērķus, mēs esam izstrādājuši līdzīgas uz DNS balstītas signalizācijas kaskādes, kas var atklāt un kvantitatīvi noteikt konkrētas molekulas, ģenerējot viegli izmērāmu elektroķīmisko signālu."viņa teica.

Šo sensoru princips ir vienkāršs: molekulārais mērķis vai zāles, kas jāuzrauga (augšējā attēlā parādīts zaļā krāsā), var mijiedarboties ar konkrētu DNS molekulu, ko sauc par aptameru (dzelteno molekulu). Saistoties ar molekulāro mērķi, šī “aptamēra” DNS vairs nevar inhibēt citu elektroaktīvu DNS (sarkano DNS), kas pēc tam var sasniegt elektroda virsmu un radīt elektroķīmisko strāvu, ko var viegli noteikt ar zemu izmaksu lasītāju.

"Šo uz DNS balstīto elektroķīmisko testu galvenā priekšrocība ir tā, ka to principu var vispārināt arī daudziem dažādiem mērķiem, ļaujot mums izstrādāt lētas ierīces, kas varētu noteikt daudzas dažādas molekulas piecās minūtēs ārsta kabinetā vai pat mājās.teica Vallée-Bélisle, kura komanda apstiprināja savu jauno mehānismu, šajā laikā atklājot četras dažādas molekulas.

Testi uz pelēm

Lai ilustrētu, kā šo jauno signalizācijas mehānismu var pielāgot viegli lietojamā mājas testā, kas ļauj pacientiem uzraudzīt un optimizēt ķīmijterapiju, autori arī demonstrēja pretmalārijas zāļu reāllaika uzraudzību dzīvām pelēm. Pašreizējiem izmantotajiem standarta testiem parasti ir vajadzīgas stundas ilgas procedūras un dārgi instrumenti.

Šis jaunais signalizācijas mehānisms rada pietiekami daudz elektriskās strāvas izmaiņu, lai tās varētu izmērīt ar lētu elektroniku, līdzīgi tehnoloģijai glikozes mērītāju asinīs, ko izmanto cukura diabēta slimnieki, lai pārbaudītu cukura līmeni asinīs.

"Šis uz DNS balstītais tests ļāva mums izstrādāt sensorus vairākām asins molekulām, lai gan to koncentrācija dažkārt bija mazāka par 100 000 reižu mazāk koncentrēta nekā glikoze.teica Bal-Ram Adhikari, cits UdeM pēcdoktorantūras pētnieks, kurš piedalījās pētījumā.

Šī izgudrojuma patentu licencēja Monreālā bāzētais Anasens, lai paātrinātu tā komercializāciju.

Avoti: