Kun ĉi tiuj nanopartikloj, simpla urina testo povus diagnozi bakterian pulminflamon: Rezultoj ankaŭ povus indiki ĉu antibiotikoj sukcese traktis la infekton

Pneŭmonio, spira malsano, kiu mortigas ĉirkaŭ 50,000 homoj en Usono ĉiujare, povas esti kaŭzita de multaj malsamaj mikroboj, inkluzive de bakterioj kaj virusoj. Rapida detekto de pulminflamo estas kritika por efika terapio, precipe en hospitale akiritaj kazoj kiuj estas ofte pli severaj. Tamen, nunaj diagnozaj aliroj ofte prenas plurajn tagojn por redoni definitivajn rezultojn, malfaciligante kuracistojn preskribi la ĝustan traktadon.

Forta imunreago povas esti vidita en tiu imunofluoreskeca bildo de pulma histo infektita kun pulminflamo kie imunĉeloj estas makulitaj verdaj kaj ruĝaj.. Bildo: Colin Buss

MIT-esploristoj nun evoluigis nanopartiklan teknologion kiu povus esti uzita por plibonigi la rapidecon de diagnozo. Ĉi tiu speco de sensilo ankaŭ povus esti uzata por kontroli ĉu antibiotika terapio sukcese traktis la infekton, diras Sangeeta Bhatia, la Johano kaj Dorothy Wilson Profesoro pri Sansciencoj kaj Teknologio kaj Elektrotekniko kaj Komputado kaj la altranga verkinto de la studo.

"Se la simptomoj de la paciento malaperas, tiam vi supozas, ke la drogo funkcias. Sed se la simptomoj de la paciento ne foriras, tiam vi volus vidi ĉu la bakterioj ankoraŭ kreskas. Ni provis trakti tiun aferon,” diras Bhatia, kiu ankaŭ estas membro de Koch-Instituto por Integrative Cancer Research kaj Instituto pri Medicina Inĝenierado kaj Scienco de MIT.

Diplomiĝinta studento Colin Buss kaj lastatempa PhD-ricevanto Jaideep Dudani estas la ĉefaj verkintoj de la papero, kiu aperas interrete nov. 29 en la revuo EBioMedicine. Reid Akana, al MIT-aĝulo, kaj Heather Fleming, direktoro de esplorado por la laboratorio de Bhatia, estas ankaŭ aŭtoroj de la papero.

Sensiloj en la korpo

Antaŭ kelkaj jaroj, Bhatia kaj ŝiaj kolegoj evoluigis a diagnoza aliro tio plifortigas signalon de biosignoj jam ĉeestantaj en la korpo - specife, enzimoj nomataj proteazoj, kiuj dishakas aliajn proteinojn. La homa genaro kodas pli ol 500 malsamaj proteazoj, ĉiu el kiuj celas malsamajn proteinojn.

La teamo evoluigis nanopartiklojn kovritajn per peptidoj (mallongaj proteinoj) tio povas esti hakita de certaj proteazoj, kiel tiuj esprimitaj de kanceraj ĉeloj. Kiam ĉi tiuj partikloj estas injektitaj en la korpon, ili amasiĝas en tumoroj, se iuj ĉeestas, kaj proteazoj tie hakas la peptidojn el la nanopartikloj. Ĉi tiuj peptidoj estas forigitaj kiel rubo kaj povas esti detektitaj per simpla urina testo.

"Ni laboris pri ĉi tiu ideo, ke mezuri enziman aktivecon povus esti nova maniero rigardi ene de la korpo.,”Bhatia diras.

En lastatempaj studoj, ŝi montris ke tiu aliro povas esti uzita por detekti malsamajn specojn de kanceroj, inkluzive tre malgrandaj ovariaj tumoroj, kiu povus ebligi pli fruan diagnozon de ovaria kancero.

Por ilia nova studo, la esploristoj volis esplori la eblecon diagnozi infekton per detektado de proteazoj produktataj de mikroboj.. Ili komenciĝis per speco de bakterioj nomitaj Pseudomonas aeruginosa, kiu povas kaŭzi pulminflamon kaj estas aparte ofta kaŭzo de hospital-akiritaj kazoj. Pseudomonas esprimas proteazon nomitan LasA, do la esploristoj desegnis nanopartiklojn kun peptidoj kiuj povas esti fenditaj de LasA.

La esploristoj ankaŭ evoluigis duan nanopartiklan-bazitan sensilon kiu povas monitori la imunreagon de la gastiganto al infekto. Tiuj nanopartikloj estas kovritaj per peptidoj kiuj estas fenditaj per speco de proteazo nomita elastazo, kiu estas produktita de imunĉeloj nomitaj neutrofiloj.

En iuj pacientoj kun pulminflamo, eĉ se antibiotiko forigas la bakteriojn kaŭzantajn la infekton, torak-radio povas ankoraŭ montri inflamon ĉar neŭtrofiloj ankoraŭ aktivas. Uzi ĉi tiujn du sensilojn kune povus riveli ĉu antibiotiko purigis la infekton, en kazoj kie torak Rentgena foto ankoraŭ montras inflamon post kuracado.

"La sensiloj povas helpi vin distingi inter ĉu estas infekto kaj inflamo, kontraŭ inflamo kaj neniu infekto,”Bhatia diras. “Kion ni montris en la papero estas tion kiam oni traktas per la ĝusta antibiotiko, la infekto malpliiĝas sed la inflamo daŭras."

La esploristoj ankaŭ montris tion se ili traktis musojn per neefika antibiotiko, ambaŭ bakteriaj niveloj kaj inflamoniveloj restis altaj. Ĉi tiu speco de testo povus helpi malkaŝi ĉu antibiotiko funkcias, en kazoj kie la simptomoj de paciento ne pliboniĝis ene de kelkaj tagoj.

Diagnozado de multaj infektoj

Por ĉi tiu studo, la esploristoj liveris la nanopartiklojn intravejne, sed ili nun laboras pri pulvora versio, kiu povus esti enspirebla.

Bhatia antaŭvidas ke tiu aliro povus esti uzita por determini ĉu paciento havas bakterian aŭ virusan pulminflamon, kiu helpus kuracistojn decidi ĉu la paciento devus ricevi antibiotikojn aŭ ne. La definitiva provo, kreskigante bakterian kulturon el tusita muko, daŭras plurajn tagojn, do kuracistoj bazas siajn decidojn sur la simptomoj de la pacientoj kaj rentgen-bildigo - procezo kiu eble ne ĉiam estas preciza..

Por krei pli ampleksan diagnozon, La laboratorio de Bhatia nun laboras pri aldono de peptidoj, kiuj povus interagi kun proteazoj de aliaj specoj de bakterioj, kiuj kaŭzas pulminflamon., same kiel proteazoj kiujn la gastiga imunsistemo produktas en respondo al aŭ virusa aŭ bakteria infekto. La esploristoj ankaŭ laboras pri sensiloj, kiuj povus facile distingi inter aktivaj kaj neaktivaj formoj de tuberkulozo.

Bhatia kaj aliaj komencis kompanion nomitan Glympse Bio, kiu licencis la proteaz-sentan teknologion kaj nun laboras pri evoluigado de proteazaj sensiloj por ebla uzo en homoj.. Venonta jaro, ili planas komenci fazon I klinikan teston de sensilo kiu povas detekti hepatan fibrozon, amasiĝo de cikatra histo kiu povas konduki al cirozo.

Fonto: http://novaĵoj.mit.edu, "Ni vere ĝojas pri la potencialo de stomaka loĝanta elektroniko funkcii kiel platformoj por movebla sano por helpi pacientojn malproksime.