مع هذه الجسيمات النانوية, اختبار البول بسيط يمكن تشخيص الالتهاب الرئوي الجرثومي: يمكن أن تشير النتائج أيضا ما إذا كانت المضادات الحيوية قد تعالج بنجاح العدوى

الالتهاب الرئوي, أمراض الجهاز التنفسي الذي يقتل حوالي 50,000 شخص في الولايات المتحدة كل عام, يمكن أن يكون سبب العديد من الميكروبات المختلفة, بما في ذلك البكتيريا والفيروسات. الكشف السريع عن الالتهاب الرئوي هو أمر حاسم لعلاج فعال, خصوصا في الحالات المكتسبة من المستشفيات التي غالبا ما تكون أكثر حدة. ومع ذلك, نهج التشخيص الحالية غالبا ما تستغرق عدة أيام للعودة النتائج النهائية, مما يجعل من الصعب على الأطباء لوصف العلاج المناسب.

يمكن مشاهدة استجابة مناعية قوية في هذه الصورة المناعي من أنسجة الرئة بعدوى الالتهاب الرئوي حيث هي ملطخة الخلايا المناعية الأخضر والأحمر. صورة: كولن حافلة

الباحثون MIT قد وضعت الآن التكنولوجيا القائمة على جسيمات متناهية الصغر التي يمكن استخدامها لتحسين سرعة التشخيص. هذا النوع من أجهزة الاستشعار ويمكن أيضا أن تستخدم لرصد ما إذا كان العلاج المضادات الحيوية قد عالجت بنجاح العدوى, وتقول سانجيتا بهاتيا, والبروفيسور جون ودوروثي ويلسون للعلوم الصحة والتكنولوجيا والهندسة الكهربائية وعلوم الحاسوب، ومؤلف كتاب كبار من الدراسة.

واضاف "اذا تذهب أعراض المريض بعيدا, ثم تفترض تعمل المخدرات. ولكن إذا أعراض المريض لا تذهب بعيدا, ثم كنت تريد أن معرفة ما إذا كانت البكتيريا ما زال ينمو. كنا نحاول معالجة هذه المسألة,"يقول بهاتيا, وهو أيضا عضو في معهد MIT كوخ لالتكاملية لأبحاث السرطان ومعهد الهندسة والعلوم الطبية.

طالب دراسات عليا كولن البص ومؤخرا الدكتوراه المتلقي جايديب Dudani هي المؤلفين الرئيسيين للورق, الذي يظهر على الانترنت نوفمبر. 29 في مجلة EBioMedicine. ريد Akana, في MIT كبار, وهيذر فليمنغ, مدير البحوث المختبر باتيا, كما أن الكتاب من الورق.

أجهزة استشعار في الجسم

قبل عدة سنوات, بهاتيا وزملاؤها تطوير نهج التشخيص يعمل على تضخيم إشارة من المؤشرات الحيوية الموجودة بالفعل في الجسم - على وجه التحديد, الانزيمات تسمى البروتياز, الذي تقطيع البروتينات الأخرى. الجينوم البشري بترميز أكثر من 500 البروتياز مختلفة, كل الذي يستهدف البروتينات المختلفة.

فريق تطوير النانوية المغلفة مع الببتيدات (البروتينات قصيرة) يمكن المفروم حتى من قبل بعض البروتياز, مثل تلك التي عبر عنها الخلايا السرطانية. عندما يتم حقن هذه الجزيئات في الجسم, أنها تتراكم في الأورام, إن وجدت موجودة, والبروتياز هناك ختم الببتيدات من الجسيمات النانوية. يتم استبعاد هذه الببتيدات كنفايات ويمكن الكشف عنها بواسطة اختبار البول بسيط.

واضاف "لقد تم العمل على هذه الفكرة أن قياس نشاط انزيم يمكن أن يكون وسيلة جديدة للند داخل الجسم,"يقول بهاتيا.

في الدراسات التي أجريت مؤخرا, أنها أثبتت أن هذا النهج يمكن أن تستخدم للكشف عن أنواع مختلفة من السرطانات, بما في ذلك صغيرة جدا أورام المبيض, وهو ما قد يمكن تشخيص مبكر لسرطان المبيض.

للدراسة الجديدة, أراد الباحثون إلى استكشاف إمكانية العدوى تشخيص عن طريق الكشف عن البروتياز التي تنتجها الميكروبات. وبدأت هذه الأنواع من البكتيريا يسمى الزائفة الزنجارية, والتي يمكن أن تسبب الالتهاب الرئوي وهو سبب شائع بشكل خاص للحالات المكتسبة في المستشفى. الزائفة يعبر عن بروتياز يسمى LasA, لذلك صمم الباحثون النانوية مع الببتيدات التي يمكن المشقوق التي كتبها اسا.

طور الباحثون أيضا جهاز استشعار القائم على جسيمات متناهية الصغر الثاني الذي يمكن رصد استجابة المضيف المناعية للعدوى. وتغطي هذه الجسيمات النانوية في الببتيدات التي المشقوق من نوع الإنزيم تسمى الإيلاستاز, الذي تنتجه الخلايا المناعية تسمى العدلات.

في بعض المرضى الذين يعانون من الالتهاب الرئوي, حتى لو مضاد حيوي مسح من البكتيريا المسببة للعدوى, والصدر بالأشعة السينية قد لا تزال تظهر التهاب بسبب العدلات لا تزال نشطة. باستخدام هذه المجسات اثنين معا يمكن أن تكشف ما إذا كان المضادات الحيوية التي تم تطهيرها العدوى, في الحالات التي يكون فيها الصدر بالأشعة السينية لا يزال يظهر الالتهاب بعد العلاج.

"إن أجهزة الاستشعار يمكن أن تساعدك على التمييز بين ما إذا كانت هناك عدوى والالتهابات, مقابل الالتهاب ولا عدوى,"يقول بهاتيا. "ما أظهرنا في ورقة غير أنه عند علاج مع المضادات الحيوية المناسبة, الإصابة تنخفض ولكن استمر الالتهاب ".

وأظهر الباحثون أيضا أنه إذا عالجوا فئران بالمضادات الحيوية غير فعالة, المستويين البكتيريا ومستويات التهاب بقيت عالية. هذا النوع من الاختبار يمكن أن يساعد في الكشف عن ما إذا كان المضادات الحيوية تعمل, في الحالات التي لم تتحسن الأعراض على المريض في غضون بضعة أيام.

تشخيص العديد من الأمراض

لهذه الدراسة, تسليم الباحثين النانوية عن طريق الوريد, ولكنهم يعملون الآن على نسخة المجفف التي يمكن استنشاقها.

بهاتيا يتصور أن هذا النهج يمكن أن تستخدم لتحديد ما إذا كان المريض يعاني من التهاب الرئة البكتيري أو الفيروسي, التي من شأنها أن تساعد الأطباء أن تقرر المضادات الحيوية إذا كان ينبغي إعطاء المريض أم لا. الاختبار النهائي, تنامي ثقافة البكتيرية من سعل حتى المخاط, تستغرق عدة أيام, حتى الأطباء قراراتهم على أعراض المرضى والتصوير بالأشعة X - وهي العملية التي قد لا تكون دقيقة دائما.

لإنشاء أكثر شمولا التشخيص, مختبر باتيا تعمل الآن على إضافة الببتيدات التي يمكن أن تتفاعل مع البروتياز من أنواع أخرى من البكتيريا التي تسبب الالتهاب الرئوي, وكذلك البروتياز أن الجهاز المناعي المضيف تنتج في الاستجابة إلى أي عدوى بكتيرية أو فيروسية. ويعمل الباحثون أيضا على أجهزة الاستشعار التي يمكن بسهولة تمييز بين الأشكال النشطة والنائمة من السل.

وقد بدأت بهاتيا وغيرها شركة تدعى Glympse الحيوية التي رخصت التكنولوجيا البروتيني الاستشعار عن بعد ويعمل حاليا على تطوير أجهزة استشعار البروتيني لاستخدامها المحتمل في البشر. العام القادم, انهم يخططون لبدء المرحلة الأولى من التجارب السريرية من أجهزة الاستشعار التي يمكن الكشف عن تليف الكبد, تراكم ندبا التي يمكن أن تؤدي إلى تليف الكبد.

مصدر: HTTP://news.mit.edu, قبل آن ترافتون