Gen-testmaskine til læger

Et desktop-instrument, der for nylig er godkendt af U.S. Food and Drug Administration, kan endelig bringe farmakogenomiske tests – brugen af ​​en patients genetiske information til beslutninger om medicinrecept – til mainstream. Enheden, lavet af Nanosfære , en startup baseret i Northbrook, IL, kan i løbet af få timer opdage genetiske variationer i blod, der modulerer effektiviteten af ​​nogle lægemidler. Døbt Verigene, teknologien anvender en kombination af mikrofluidik og nanoteknologi, anbragt i en enkelt plastikpatron, til at trække DNA fra en blodprøve og derefter screene den for de relevante sekvenser.

Simpel test: Denne engangspatron kan detektere genetiske variationer fra blodprøver. Cirklerne, der beklæder toppen og bunden, er fyldt med reagenser til forskellige kemiske reaktioner. DNA isoleres fra hvide blodlegemer og fanges på et objektglas i patronen.

Vi mener, at fordelen ved vores system er, at dette simple patronformat kan køres på ethvert hospital, selv et lægekontor, siger William Moffitt, administrerende direktør hos Nanosphere. Vi flytter komplekse tests til patientbehandlingspunktet. Moffitt siger, at Verigene er det første nanoteknologi-baserede mikrofluidikprodukt, der er i stand til at analysere DNA direkte fra en blodprøve.

Folk kan reagere meget forskelligt på lægemidler, til dels takket være almindeligt forekommende genetiske variationer i enzymer, der metaboliserer nogle af de oftest meget foreskrevne forbindelser, såsom hjertemedicin, smertestillende medicin og antidepressiva. Mens læger i vid udstrækning har vedtaget farmakogenomiske tests til at ordinere nogle kræftlægemidler, har sådanne tests endnu ikke fået fat for mange andre lægemidler, hvis effektivitet er moduleret af genetik, herunder dem til HIV, smertekontrol og epilepsi. Den nødvendige teknologi til at opdage disse variationer hos patienter har været tilgængelig i årevis, men processen er ofte tidskrævende og dyr. Læger skal typisk sende patienters spyt- eller blodprøver til et centralt laboratorium, hvor DNA'et isoleres, amplificeres og analyseres. Den proces kan tage dage eller uger.

I nogle tilfælde er det lige meget, om det tager en uge at få et resultat. Men i nogle tilfælde vil vi gerne have information til at vælge et lægemiddel under kontorbesøget, når patienten er lige der, siger Howard McLeod , direktør for Institute for Pharmacogenomics and Individualized Therapy ved University of North Carolina, Chapel Hill. På den måde kan vi sige, at dette stof er det, dit DNA siger, at det højst sandsynligt vil være gavnligt.

Antikoagulanten warfarin ordineres for eksempel ofte for at forhindre blodpropper. Men folk metaboliserer stoffet forskelligt, hvilket betyder, at patienter skal overvåges nøje for at sikre, at de ikke lider af farlige blødninger. FDA ændrede lægemidlets etiket i 2007 for at bemærke, at to specifikke genetiske variationer påvirker en patients følsomhed over for lægemidlet, men bred gentest har endnu ikke fået fat. I øjeblikket kræver tilgængelige genotypetests for warfarin farmakogenomik isolering af DNA fra blod og testning i et molekylærdiagnostisk laboratorium, der er certificeret til højkompleksitetstestning, siger Karen Weck , direktør for det molekylære genetiklaboratorium ved University of North Carolina, Chapel Hill.

Nanosphere er ved at udvikle en test, der kan påvise disse variationer i blodprøver på en time eller to. En patients blod sprøjtes ind i en engangspatron, som rummer et objektglas oversået med DNA. Plastrammen rummer også et system af mikrofluidikamre, der indeholder reagenserne til en række kemiske reaktioner. Når patronen indsættes i Verigene-instrumentet, blander mekaniske ventiler og lufttryk reagenserne i forskellige kamre, hvilket udløser en række reaktioner.

Magnetiske perler trækker først hvide blodlegemer ud, som sprænges op ved hjælp af sonisk energi og frigiver fragmenter af DNA. Alt undtagen DNA'et vaskes derefter væk, og en opløsning af disse DNA-fragmenter flyder hen over glasset. Mål-DNA binder til pletter på objektglasset, der er blevet printet med DNA-sekvenser, der er komplementære med dem i målsekvensen. Guldnanopartikler, omkring 13 nanometer i diameter, hæfter sig derefter til den anden ende af indfangede DNA-fragmenter, hvor målet ligger i klemme. Hver guldnanopartikel er belagt med sølv, hvilket udvider diameteren til en halv mikron, hvilket gør det nemt at opdage, når det rammes af lys.

Hvis det virker, kan dette være en bekvem måde for læger og koagulationsklinikker at inkorporere farmakogenomisk information i warfarin-dosering, siger Weck. Hun tilføjer dog, at testens nøjagtighed bør omhyggeligt sammenlignes med mere traditionelle molekylære tests, før den bliver meget brugt. Nanosphere har allerede FDA-godkendelse til en warfarin-test brugt i en ældre version af sit system og planlægger at ansøge om myndighedsgodkendelse til sin nye test næste år.

Virksomheden er også ved at udvikle en farmakogenomisk test til brug med antikoagulationsmidlet Plavix, som ordineres til personer, der får hjertestents. Lægemidlet skal metaboliseres til dets aktive form, og forskerne har for nylig opdaget, at omkring 30 procent af kaukasiere har en dårligt fungerende variant af enzymet, der omsætter stoffet, og derfor er mindre tilbøjelige til at få gavn af det. Selvom det i øjeblikket er muligt at identificere disse patienter gennem postordretest, vil vi gerne vide svaret, før patienten går hjem, siger Marc sabatine , en kardiolog ved Brigham and Women's Hospital i Boston.

Nanospheres enhed er en af ​​en række mikrofluidikteknologier under udvikling til såkaldt point of care genetisk testning-diagnostik, der kan udføres på hospitalet eller lægekontoret, mens patienten er der. Verigene, som blev godkendt af FDA i oktober, kan komme med forskellige moduler, der spænder fra $40.000 til $80.000, designet til forskellige typer test.

Du kunne have en version af vores system i et molekylærdiagnostiklaboratorium, der kører genetiske assays, som dem for cystisk fibrose og warfarin, eller i et mikrobiologisk laboratorium, der kører virusassays, eller i et statlaboratorium for ER-kørende test, såsom hjerte-troponin-testen, en biomarkør til at diagnosticere hjerteanfald og farmakogenomisk test for [Plavix-metabolisme], siger Moffitt. Verigene-systemet kan også opdage luftvejsvira, såsom H1N1-influenza. I løbet af den seneste måned har virksomheden installeret systemerne i medicinske centre lige fra typiske kommunale hospitaler til store akademiske forskningshospitaler.

Forskere håber, at tilgængeligheden af ​​denne type test vil muliggøre opdagelsen af ​​nye anvendelser inden for farmakogenomisk testning. Der er også lægemidler, vi bruger på [intensive afdelinger], som ville have gavn af genetisk-guidet terapi, men på grund af fraværet af teknologi [til hurtig farmakogenomisk] test, er der ingen, der virkelig prøver, siger McLeod.

skjule