С помощью этих наночастиц, простой тест мочи может диагностировать бактериальную пневмонию: Результаты также могут указывать успешно лечить ли антибиотики инфекции

Пневмония, респираторное заболевание, которое убивает около 50,000 люди в Соединенных Штатах каждый год, может быть вызвано многими различными микробами, включая бактерии и вирусы. Быстрое обнаружение пневмонии имеет решающее значение для эффективного лечения, особенно в тех случаях внутрибольничных которые часто более серьезные. тем не мение, современные диагностические подходы часто занимает несколько дней, чтобы вернуть окончательные результаты, что делает его более трудным для врачей прописывать правильное лечение.

На этом иммунофлуоресцентном изображении легочной ткани, инфицированной пневмонией, можно увидеть сильный иммунный ответ, где иммунные клетки окрашены в зеленый и красный цвет.. Образ: Колин Басс

Исследователи Массачусетского технологического института разработали технологию на основе наночастиц, которую можно использовать для повышения скорости диагностики.. Этот тип датчика также можно использовать для контроля за тем, успешно ли антибиотикотерапия вылечила инфекцию., говорит Сангита Бхатия, Джон и Дороти Уилсон, профессор медицинских наук и технологий, электротехники и компьютерных наук и старший автор исследования.

«Если симптомы пациента исчезнут, тогда вы предполагаете, что препарат работает. Но если симптомы пациента не проходят, то вы хотели бы увидеть, если бактерии все еще растут. Мы пытались решить эту проблему,— говорит Бхатия., который также является членом Института интегративных исследований рака им. Коха и Института медицинской инженерии и науки Массачусетского технологического института..

Ведущими авторами статьи являются аспирант Колин Басс и недавно получивший докторскую степень Джайдип Дудани., который появляется онлайн ноябрь. 29 в журнале ЭБиоМедицина. Рид Акана, в Массачусетский технологический институт старший, и Хизер Флеминг, директор по исследованиям лаборатории Бхатиа, также являются авторами статьи.

Датчики в теле

Несколько лет назад, Бхатия и ее коллеги разработали диагностический подход который усиливает сигнал от биомаркеров, уже присутствующих в организме, в частности, ферменты, называемые протеазами, которые расщепляют другие белки. Геном человека кодирует более 500 разные протеазы, каждый из которых нацелен на разные белки.

Команда разработала наночастицы, покрытые пептидами. (короткие белки) которые могут быть расщеплены некоторыми протеазами, такие как те, которые экспрессируются раковыми клетками. Когда эти частицы вводятся в тело, они накапливаются в опухолях, если таковые имеются, а протеазы там откалывают пептиды от наночастиц. Эти пептиды удаляются как отходы и могут быть обнаружены с помощью простого анализа мочи..

«Мы работали над идеей, что измерение активности ферментов может стать новым способом заглянуть внутрь тела.,— говорит Бхатия..

В недавних исследованиях, она показала, что этот подход можно использовать для обнаружения различных видов рака., в том числе очень маленькие опухоли яичников, что может позволить более раннюю диагностику рака яичников.

Для их нового исследования, исследователи хотели изучить возможность диагностики инфекции путем обнаружения протеаз, которые продуцируются микробами.. Они начались с вида бактерий, называемых синегнойной, который может вызвать пневмонию и является особенно частой причиной внутрибольничных случаев. Pseudomonas экспрессирует протеазу, называемую LasA, поэтому исследователи разработали наночастицы с пептидами, которые могут быть расщеплены LasA..

Исследователи также разработали второй датчик на основе наночастиц, который может отслеживать иммунный ответ хозяина на инфекцию.. Эти наночастицы покрыты пептидами, которые расщепляются протеазой типа эластазы., который вырабатывается иммунными клетками, называемыми нейтрофилами..

У некоторых больных пневмонией, даже если антибиотик очищает бактерии, вызывающие инфекцию, грудная клетка Рентгеновская все еще может показать воспаление, потому что нейтрофилы все еще активны. С помощью этих двух датчиков вместе могли бы выявить, был ли антибиотик очистил инфекцию, в случаях, когда рентгенограмма грудной клетки все еще показывает воспаление после лечения.

«Датчики могут помочь вам различать, есть ли инфекция и воспаление, против воспаления и отсутствие инфекции,— говорит Бхатия.. «То, что мы показали в статье, что, когда вы обращаетесь с правом антибиотика, инфекция проходит, но воспаление сохраняется».

Исследователи также показали, что если бы они лечили мышей неэффективным антибиотиком,, как уровень бактерий, так и уровень воспаления оставались высокими. Этот вид теста может помочь определить, работает ли антибиотик., в случаях, когда симптомы пациента не улучшились в течение нескольких дней.

Диагностика многих инфекций

Для этого исследования, исследователи вводили наночастицы внутривенно, но сейчас они работают над порошковой версией, которую можно было бы вдыхать.

Бхатия предполагает, что этот подход можно использовать для определения того, есть ли у пациента бактериальная или вирусная пневмония., которые помогут врачам решить, следует ли пациенту давать антибиотики или нет. Окончательный тест, выращивание бактериальной культуры из отхаркиваемой слизи, занимает несколько дней, поэтому врачи основывают свои решения на симптомах пациентов и рентгенограммах — процесс, который не всегда может быть точным..

Для создания более полной диагностики, Лаборатория Бхатии сейчас работает над добавлением пептидов, которые могли бы взаимодействовать с протеазами других типов бактерий, вызывающих пневмонию., а также протеазы, которые иммунная система хозяина вырабатывает в ответ на вирусную или бактериальную инфекцию.. Исследователи также работают над датчиками, которые могли бы легко различать активные и латентные формы туберкулеза..

Bhatia и другие начали компанию под названием Glympse Bio, которая имеет лицензию на технологию чувствительной протеазы и теперь работает над созданием датчиков протеазы для возможного использования в организме человека. В следующем году, они планируют начать фазу клинических испытаний датчика, который может обнаружить фиброз печени, накопление рубцовой ткани, что может привести к циррозу печени.

Источник: HTTP://news.mit.edu, Энн Трэфтону