Chimiștii de la Montreal dezvoltă senzori rapid pe bază de ADN pentru a monitoriza medicamentele.

Chimiștii de la Montreal dezvoltă senzori rapid pe bază de ADN pentru a monitoriza medicamentele.

Chimiștii de la Universitatea din Montréal au dezvoltat „cascade de semnale” de molecule de ADN pentru a raporta și cuantifica concentrația diferitelor molecule într-o picătură de sânge, totul în decurs de 5 minute. Rezultatele lor, validate prin experimente pe șoareci, au fost publicate astăzi înJurnalul Societății Americane de Chimiepublicate și ar putea ajuta la dezvoltarea dispozitivelor portabile pentru monitorizarea și optimizarea tratamentului diferitelor boli.

Această descoperire a fost realizată de un grup de cercetare condus de profesorul de chimie UdeM Alexis Vallée-Bélisle. „Un factor critic în succesul diferitelor tratamente este furnizarea și menținerea unei doze terapeutice de medicament pe tot parcursul terapiei”, a spus el. „Expunerea terapeutică suboptimă reduce eficacitatea și de obicei duce la rezistența la medicamente, în timp ce supraexpunerea crește efectele secundare.”

Cu toate acestea, menținerea concentrației corecte a medicamentelor în sânge rămâne o provocare majoră în medicina modernă. Deoarece fiecare pacient are un profil farmacocinetic diferit, concentrația de medicamente în sângele lor variază semnificativ. Cu chimioterapie, de exemplu, mulți pacienți cu cancer nu primesc doza optimă de medicamente, iar în prezent puține teste sunt suficient de rapide pentru a detecta această problemă.

„Testele ușor de efectuat ar putea disemina pe scară largă monitorizarea medicamentelor terapeutice și ar permite tratamente personalizatea declarat Vincent De Guire, biochimist clinic la Spitalul Maisonneuve-Rosemont, afiliat UdeM, și președinte al Grupului de lucru privind erorile de laborator și siguranța pacientului al Federației Internaționale de Chimie Clinică și Medicină de Laborator.

„O soluție conectată, similară unui glucometru din sânge în ceea ce privește portabilitatea, accesibilitatea și acuratețea, care măsoară concentrațiile de medicamente la momentul potrivit și transmite rezultatele direct echipei de asistență medicală ar asigura că pacienții primesc doza optimă care le maximizează șansele de recuperare.„, a spus De Guire într-o revizuire independentă a studiului.

Cum sa întâmplat

Titularul unei catedre de cercetare în Canada în bioinginerie și bio-nanotehnologie, Vallée-Bélisle a petrecut mulți ani cercetând modul în care sistemele biologice monitorizează concentrația moleculelor din mediul lor în timp real.

Descoperirea acestei noi tehnologii a venit din observarea modului în care celulele detectează și cuantifică concentrația de molecule în mediul lor.

„Celulele au evoluat „cascade de semnalizare” la scară nanometrică compuse din biomolecule programate să interacționeze pentru a activa activități celulare specifice în prezența unor cantități specifice de stimuli sau molecule externe.a spus primul autor al studiului, Guichi Zhu, cercetător postdoctoral la UdeM.

„Inspirați de modularitatea sistemelor de semnalizare ale naturii și de ușurința cu care acestea pot evolua pentru a detecta noi ținte moleculare, am dezvoltat cascade similare de semnalizare bazate pe ADN care pot detecta și cuantifica molecule specifice prin generarea unui semnal electrochimic ușor de măsurat." a spus ea.

Principiul acestor senzori este simplu: ținta moleculară sau medicamentul care trebuie monitorizat (indicat cu verde în figura de mai sus) poate interacționa cu o moleculă specifică de ADN numită aptamer (moleculă galbenă). La legarea de ținta moleculară, acest ADN „aptamer” nu mai poate inhiba un alt ADN electroactiv (ADN roșu), care poate ajunge apoi la suprafața unui electrod și poate genera un curent electrochimic care poate fi ușor detectat cu un cititor ieftin.

„Un avantaj major al acestor teste electrochimice pe bază de ADN este că principiul lor poate fi, de asemenea, generalizat la multe ținte diferite, permițându-ne să dezvoltăm dispozitive ieftine care ar putea detecta multe molecule diferite în cinci minute în cabinetul medicului sau chiar acasă.a spus Vallée-Bélisle, a cărei echipă și-a validat noul mecanism prin detectarea a patru molecule diferite în acest timp.

Teste pe șoareci

Pentru a ilustra modul în care acest nou mecanism de semnalizare poate fi adaptat într-un test la domiciliu ușor de utilizat, care permite pacienților să-și monitorizeze și să-și optimizeze chimioterapia, autorii au demonstrat, de asemenea, monitorizarea în timp real a unui medicament antimalaric la șoarecii vii. Testele standard curente utilizate necesită de obicei proceduri de o oră și instrumente costisitoare.

Acest nou mecanism de semnalizare produce suficiente modificări ale curentului electric pentru a fi măsurate cu electronice ieftine, similare cu tehnologia contoarelor de glucoză din sânge utilizate de diabetici pentru a-și verifica glicemia.

„Acest test bazat pe ADN ne-a permis să dezvoltăm senzori pentru mai multe molecule de sânge, chiar dacă concentrația lor a fost uneori mai mică de 100.000 de ori mai puțin concentrată decât glucoza.a spus Bal-Ram Adhikari, un alt cercetător postdoctoral UdeM care a luat parte la studiu.

Un brevet pentru această invenție a fost licențiat de Anasens, cu sediul în Montreal, pentru a accelera comercializarea acesteia.

Surse: