211service.com
Desmit minūšu asins analīze
Olbaltumvielu mērīšana asinīs var palīdzēt ārstiem noteikt pacientu vēža risku un uzraudzīt vecāka gadagājuma cilvēku un cilvēku ar hroniskām slimībām veselību. Taču pašreizējās metodes šo proteīnu testēšanai ir pārāk dārgas un prasa pārāk daudz asiņu, lai tās regulāri veiktu. Klīniskajos pētījumos ar vienu mikroshēmu 10 minūšu laikā tiek paveikts tas, kas parasti vairākiem tehniķiem prasa stundas — un ar vienu asins pilienu. Pētnieki cer padarīt par realitāti gultas diagnostiku, kuras pamatā ir asins olbaltumvielas, samazinot šādu testu izmaksas vismaz par lielumu.
Pirkstu dūriens pret proteīnu: Mikrofluidiskā mikroshēma 10 minūšu laikā identificē 35 olbaltumvielas asins pilē. Viss analīzes process tiek veikts mikroshēmā. Pirmkārt, asins šūnas tiek atdalītas no olbaltumvielām bagāta seruma, kas virzās pa šaurajiem kanāliem. Šie kanāli ir pārklāti ar proteīnu uztveršanas svītrkodiem, kas iedegas fluorescējošā mikroskopā, ja asins piliens satur interesējošo proteīnu.
Diagnostikas mikroshēmu izstrādā Caltech ķīmijas profesors Džeimss Hīts un līdz Lerojs Huds , Sietlas Sistēmu bioloģijas institūta prezidents un dibinātājs. Hīts un Huds ir nodibinājuši uzņēmumu Integrated Diagnostics, lai komercializētu asins mikroshēmu.
Seruma proteīni nodrošina neticamu logu slimības bioloģijā, saka Pols Mišels , patoloģijas profesors Kalifornijas Universitātē Losandželosā. Bet šodien viena asins proteīna pārbaude maksā apmēram 500 USD, un šiem testiem ir nepieciešami 10 līdz 15 mililitri asiņu un vairākas ārsta vizītes.
Mēs nolēmām padarīt lietas netīri lētas: tas maksā niķeli par proteīnu, par pašreizējo ierīci saka Hīts. Šādiem ātriem un lētiem testiem, kuriem nepieciešams tikai asins piliens, vajadzētu ļaut ārstiem biežāk uzraudzīt vairāk olbaltumvielu, ļaujot agrāk atklāt tādas slimības kā vēzis un labāku profilaktisko aprūpi gados vecākiem cilvēkiem. Arī jaunajai diagnostikai vajadzētu būt precīzākai, saka Hīts. Tradicionālie asins paraugi atrodas stundas vai pat dienas pirms mērīšanas procesa pabeigšanas, dodot daudz laika, lai tie varētu noārdīties.
Heath and Hood ierīce, kas aprakstīta šīs nedēļas numurā Dabas biotehnoloģija , sāk analīzes procesu ar dažiem vienkāršiem mikrofluidiķiem. Asins piliens tiek novilkts pa mikromēroga kanālu, pieliekot nelielu ārēju spiedienu. Šis pirmais kanāls sazarojas šaurākajos, kas izslēdz asins šūnas un ievada olbaltumvielām bagāto asins serumu. Tipiskās asins analīzēs šim atdalīšanas posmam nepieciešama centrifūga.
Šaurākie kanāli ir veidoti ar to, ko Hīts sauc par proteīna svītrkoda līnijām – DNS, kas saistīta ar antivielām, kas uztver interesējošos proteīnus no seruma. Pēc seruma un šūnu izskalošanas tiek izskalotas antivielas, kas saistītas ar sarkaniem fluorescējošiem proteīniem, izgaismojot uztvertos asins proteīnus. Olbaltumvielu svītrkodus var nolasīt ar fluorescējošu mikroskopu vai gēnu mikroshēmu skeneri. Uztverto asins proteīnu identitāti var noteikt pēc sarkano līniju atrašanās vietas svītrkodā attiecībā pret zaļu fluorescējošu atsauces līniju.
Izmērot, cik daudz gaismas izstaro no konkrēta proteīna vietas svītrkodā, Hīts un Huds var noteikt tā koncentrāciju asinīs. Hīts atzīmē, ka mikroshēma var izmērīt asins proteīnus, kas atrodas plašā koncentrācijas diapazonā, ļaujot izmērīt ne tikai daudz imūnsistēmas radīto asins proteīnu, bet arī retākus proteīnus, kuru izcelsme ir tādos orgānos kā smadzenes. Ierīce ir tikpat jutīga kā parastie proteīnu testi, un Hīts un Huds var izmērīt jebkurus sev interesējošus proteīnus, izveidojot pielāgotas mikroshēmas ar pareizajām antivielām.
Kamēr citas grupas ir koncentrējušās uz olbaltumvielām, ko rada daudzi orgāni, padarot rezultātus grūti interpretējamus, Huds saka: Mēs izstrādājam stratēģiju, lai identificētu asins proteīnus, kas ir specifiski orgāniem. Huds saka, ka viņa grupa pašlaik izmanto masas spektrometriju, lai atklātu olbaltumvielas, kas raksturīgas aknām un smadzenēm.
Savā publicētajā rakstā pētnieki apraksta asins analīzes izmantošanu, lai noteiktu cilvēku ar krūts un prostatas vēzi riska līmeni. Hīts saka, ka mikroshēma tiek pārbaudīta klīniskajos pētījumos, kuros iesaistīti gan vēža pacienti, gan veseli indivīdi. Pētījumi par veseliem pacientiem, ko grupa pašlaik veic, būtu nepraktiski, izmantojot tehnoloģijas, kurām nepieciešama liela asins ņemšana, taču, izmantojot mikroshēmas, Hīts saka, ka asins proteīnus ir iespējams izmērīt vairākas reizes dienā. Pētnieki izmanto asins mikroshēmas, lai uzraudzītu, kā diēta un vingrinājumi ietekmē asins olbaltumvielu sastāvu.
Šīm ierīcēm būtu jāsamazina izmaksas un jāsniedz neticami ieguvumi pacientiem, saka Emīls Kartalovs , Dienvidkalifornijas Universitātes Kekas Medicīnas skolas patoloģijas profesors. Kartalovs, kurš nesadarbojas ar Heath and Hood, izstrādā līdzīgas mikroshēmas, un viņš izstrādāja dažas no asins mikroshēmā izmantotajām atdalīšanas metodēm. Kartalovs saka, ka Hīta un Huda darbs ir liels solis uz priekšu, taču, lai šīs mikroshēmas patiešām nonāktu laukā, tām būs jāvirzās tālāk par fluorescējošiem proteīniem. Fluorescējošie mikroskopi ir pārāk dārgi un pārāk apjomīgi, lai tos pārvadātu kaujas laukā vai pacientu mājās. Kartalovs saka, ka nākotnē diagnostika, iespējams, aizstās fluorescējošos proteīnus ar uzlādētiem proteīniem, jo elektriskās strāvas izmaiņu mērīšana ir daudz vienkāršāka un praktiskāka.