211service.com
Ti-minutters blodprøve
Måling af proteiner i blodet kan hjælpe læger med at bestemme patienters kræftrisiko og overvåge sundheden for ældre og mennesker med kroniske sygdomme. Men de nuværende metoder til at teste disse proteiner er for dyre og kræver for meget blod, der skal udføres regelmæssigt. En mikrofluidisk chip i kliniske forsøg gør på en enkelt chip på 10 minutter, hvad der normalt tager flere teknikere timer at gøre - og med kun en enkelt dråbe blod. Forskere håber at gøre bedside-diagnostik baseret på blodproteiner til en realitet ved at reducere omkostningerne ved sådanne tests med mindst en størrelsesorden.
Fingerstik til protein: En mikrofluidisk chip identificerer 35 proteiner i en dråbe blod inden for 10 minutter. Hele analyseprocessen udføres på chippen. Først adskilles blodceller fra proteinrigt serum, som bevæger sig ned ad de smalle kanaler. Disse kanaler er belagt med proteinfangende stregkoder, der lyser op under et fluorescerende mikroskop, hvis bloddråben indeholdt proteinet af interesse.
Den diagnostiske chip er ved at blive udviklet af Caltech kemiprofessor James Heath og af Leroy Hood , præsidenten og grundlæggeren af Institute for Systems Biology, i Seattle. Heath og Hood har grundlagt et firma kaldet Integrated Diagnostics for at kommercialisere blodchippen.
Serumproteiner giver et utroligt vindue ind i sygdommens biologi, siger Paul Mischel , professor i patologi ved University of California, Los Angeles. Men i dag koster det omkring $500 at teste for ét blodprotein, og disse test kræver 10 til 15 milliliter blod og flere besøg hos lægen.
Vi besluttede at gøre tingene billige: det koster et nikkel et protein, siger Heath om den nuværende enhed. Sådanne hurtige og billige tests, der kun kræver en dråbe blod, burde gøre det muligt for læger at overvåge flere proteiner oftere, hvilket muliggør tidligere opdagelse af sygdomme som kræft og bedre forebyggende pleje til ældre. Den nye diagnostik burde også være mere præcis, siger Heath. Traditionelle blodprøver sidder i timer eller endda dage, før måleprocessen er afsluttet, hvilket giver dem masser af tid til at nedbrydes.
Heath and Hoods enhed, beskrevet i denne uges udgave af Natur bioteknologi , starter analyseprocessen med nogle simple mikrofluidik. En dråbe blod trækkes ned i en mikroskalakanal ved påføring af et lille ydre tryk. Denne første kanal forgrener sig til smallere, som udelukker blodceller og tillader det proteinrige blodserum. I typiske blodprøver kræver dette separationstrin en centrifuge.
De smallere kanaler er mønstret med, hvad Heath kalder et proteinstregkode-linjer af DNA bundet til antistoffer, der fanger proteiner af interesse fra serumet. Efter at serum og celler er skyllet ud, skylles antistoffer bundet til røde fluorescerende proteiner ind, hvilket lyser opfangede blodproteiner. Proteinstregkoderne kan aflæses under et fluorescerende mikroskop eller en genchip-scanner. Identiteten af de opfangede blodproteiner kan bestemmes af placeringen af røde linjer i stregkoden i forhold til en grøn fluorescerende referencelinje.
Ved at måle, hvor meget lys der udstråler fra et bestemt proteins plet i stregkoden, kan Heath og Hood kvantificere dets koncentration i blodet. Heath bemærker, at chippen kan måle blodproteiner til stede over et bredt koncentrationsområde, hvilket gør det muligt at måle ikke kun rigelige blodproteiner skabt af immunsystemet, men også sjældnere proteiner med oprindelse i organer som hjernen. Enheden er lige så følsom som konventionelle proteintests, og Heath og Hood kan måle alle proteiner, de er interesserede i, ved at lave skræddersyede chips med de rigtige antistoffer.
Mens andre grupper har fokuseret på proteiner, der er skabt af mange organer, hvilket gør resultaterne svære at fortolke, siger Hood, vi udvikler en strategi til at identificere blodproteiner, der er organspecifikke. Hood siger, at hans gruppe i øjeblikket bruger massespektrometri til at opdage proteiner, der er specifikke for leveren og hjernen.
I deres offentliggjorte papir beskriver forskerne brugen af blodprøven til at bestemme risikoniveauet for mennesker med bryst- og prostatacancer. Heath siger, at chippen bliver testet i kliniske forsøg, der involverer både kræftpatienter og raske personer. De undersøgelser af raske patienter, som gruppen er i gang med i øjeblikket, ville være upraktiske ved at bruge teknologier, der kræver en stor blodprøve, men ved hjælp af chipsene siger Heath, at det er muligt at måle blodproteiner flere gange om dagen. Forskerne bruger blodchipsene til at overvåge, hvordan kost og motion påvirker blodproteinsammensætningen.
Disse enheder bør føre til et fald i omkostningerne og en utrolig fordel for patienterne, siger Emil Kartalov , professor i patologi ved University of Southern California's Keck School of Medicine. Kartalov, som ikke samarbejder med Heath og Hood, udvikler lignende chips, og han udviklede nogle af de adskillelsesmetoder, der blev brugt på blodchippen. Kartalov siger, at Heath og Hoods arbejde er et stort skridt fremad, men at for at disse chips virkelig kan gå ud i marken, bliver de nødt til at bevæge sig ud over fluorescerende proteiner. Fluorescerende mikroskoper er for dyre og for omfangsrige til at blive båret ud på slagmarken eller ind i patienternes hjem. Kartalov siger, at fremtidig diagnostik sandsynligvis vil erstatte de fluorescerende proteiner med ladede proteiner, da måling af ændringer i elektrisk strøm er meget enklere og mere praktisk.