211service.com
Dziesięciominutowe badanie krwi
Pomiar białek we krwi może pomóc lekarzom określić ryzyko raka u pacjentów i monitorować stan zdrowia osób starszych i osób z chorobami przewlekłymi. Ale obecne metody testowania tych białek są zbyt drogie i wymagają zbyt dużej ilości krwi, aby były regularnie wykonywane. Chip mikroprzepływowy w badaniach klinicznych działa na jednym chipie w ciągu 10 minut, co zwykle zajmuje wielu technikom godziny — i to przy użyciu tylko jednej kropli krwi. Naukowcy mają nadzieję, że diagnostyka przyłóżkowa oparta na białkach krwi stanie się rzeczywistością, obniżając koszt takich testów przynajmniej o rząd wielkości.
Nakłucie palca na białko: Mikroprzepływowy chip identyfikuje 35 białek w kropli krwi w ciągu 10 minut. Cały proces analizy odbywa się na chipie. Najpierw komórki krwi są oddzielane od bogatej w białko surowicy, która przemieszcza się wąskimi kanałami. Kanały te są pokryte kodami kreskowymi wychwytującymi białka, które zapalają się pod mikroskopem fluorescencyjnym, jeśli kropla krwi zawiera białko będące przedmiotem zainteresowania.
Chip diagnostyczny jest opracowywany przez profesora chemii Caltech James Heath i przez Kaptur Leroy , prezes i założyciel Instytutu Biologii Systemów w Seattle. Heath i Hood założyli firmę o nazwie Integrated Diagnostics, aby skomercjalizować chip krwi.
Białka surowicy zapewniają niesamowity wgląd w biologię choroby, mówi Paweł Mischel , profesor patologii na Uniwersytecie Kalifornijskim w Los Angeles. Ale dzisiaj badanie na jedno białko krwi kosztuje około 500 USD, a testy te wymagają od 10 do 15 mililitrów krwi i wielokrotnych wizyt u lekarza.
Postanowiliśmy, że wszystko będzie tanie jak barszcz: to kosztuje nikiel i białko, mówi Heath o obecnym urządzeniu. Tak szybkie i tanie badania, wymagające jedynie kropli krwi, powinny pozwolić lekarzom na częstsze monitorowanie większej ilości białek, umożliwiając wcześniejsze wykrywanie chorób takich jak nowotwory oraz lepszą profilaktykę osób starszych. Nowa diagnostyka powinna być również dokładniejsza, mówi Heath. Tradycyjne próbki krwi pozostają na kilka godzin, a nawet dni przed zakończeniem procesu pomiaru, co daje im mnóstwo czasu na degradację.
Urządzenie Heatha i Hooda opisane w tym tygodniu w Biotechnologia Przyrody , rozpoczyna proces analizy od prostych mikroprzepływów . Kropla krwi jest ściągana w dół mikrokanalika dzięki zastosowaniu niewielkiego ciśnienia zewnętrznego. Ten pierwszy kanał rozgałęzia się na węższe, które wykluczają komórki krwi i przyjmują bogatą w białko surowicę krwi. W typowych badaniach krwi ten etap oddzielania wymaga wirówki.
Węższe kanały są wzorowane na tym, co Heath nazywa kodem kreskowym białka – liniami DNA związanymi z przeciwciałami, które wychwytują interesujące białka z surowicy. Po wypłukaniu surowicy i komórek, przeciwciała związane z czerwonymi białkami fluorescencyjnymi są wpuszczane do środka, oświetlając wychwycone białka krwi. Kody kreskowe białek można odczytać pod mikroskopem fluorescencyjnym lub skanerem chipów genowych. Tożsamość wychwyconych białek krwi można określić na podstawie lokalizacji czerwonych linii w kodzie kreskowym względem zielonej fluorescencyjnej linii odniesienia.
Mierząc, ile światła promieniuje z miejsca określonego białka w kodzie kreskowym, Heath i Hood mogą określić ilościowo jego stężenie we krwi. Heath zauważa, że chip może mierzyć białka krwi obecne w szerokim zakresie stężeń, co umożliwia pomiar nie tylko dużej ilości białek krwi wytworzonych przez układ odpornościowy, ale także rzadszych białek pochodzących z narządów, takich jak mózg. Urządzenie jest tak czułe, jak konwencjonalne testy białek, a Heath i Hood mogą mierzyć dowolne białka, które ich interesują, tworząc niestandardowe chipy z odpowiednimi przeciwciałami.
Podczas gdy inne grupy skupiły się na białkach, które są tworzone przez wiele narządów, co utrudnia interpretację wyników, Hood mówi, że opracowujemy strategię identyfikacji białek krwi, które są specyficzne dla narządów. Hood mówi, że jego grupa używa obecnie spektrometrii mas do odkrywania białek specyficznych dla wątroby i mózgu.
W opublikowanym artykule naukowcy opisują wykorzystanie badania krwi do określenia poziomu ryzyka u osób z rakiem piersi i prostaty. Heath mówi, że chip jest testowany w badaniach klinicznych obejmujących zarówno pacjentów z rakiem, jak i osoby zdrowe. Badania na zdrowych pacjentach, które grupa obecnie prowadzi, byłyby niepraktyczne przy użyciu technologii, które wymagają dużego pobrania krwi, ale używając chipów, Heath mówi, że możliwe jest mierzenie białek krwi kilka razy dziennie. Naukowcy wykorzystują chipy krwi do monitorowania wpływu diety i ćwiczeń fizycznych na skład białka we krwi.
Urządzenia te powinny prowadzić do obniżenia kosztów i niewiarygodnych korzyści dla pacjentów, mówi Emil Kartalov , profesor patologii w Keck School of Medicine Uniwersytetu Południowej Kalifornii. Kartalov, który nie współpracuje z Heathem i Hoodem, opracowuje podobne chipy i opracował niektóre metody separacji stosowane na chipie z krwią. Kartalov mówi, że praca Heatha i Hooda to duży krok naprzód, ale aby te chipy naprawdę wyszły w teren, będą musiały wyjść poza białka fluorescencyjne. Mikroskopy fluorescencyjne są zbyt drogie i zbyt nieporęczne, aby można je było wnosić na pole bitwy lub do domów pacjentów. Kartalov mówi, że w przyszłości diagnostyka prawdopodobnie zastąpi białka fluorescencyjne białkami naładowanymi, ponieważ pomiar zmian prądu elektrycznego jest znacznie prostszy i bardziej praktyczny.