211service.com
Känsligt nanotest för hjärtinfarkt, Alzheimers
En ultrakänslig DNA- och proteindetektor, som förväntas bli allmänt tillgänglig senare i år, skulle kunna rädda liv genom att upptäcka genetiska och infektionssjukdomar tidigt, innan de blir dödliga eller sprids. Dess relativt låga kostnad och enkelhet kommer att göra diagnostiska tester som idag bara kan göras i specialiserade laboratorier som är tillgängliga på lokala sjukhus. Dessutom, eftersom det är extremt känsligt, kan det upptäcka tecken på sjukdom som är osynliga för nuvarande verktyg.
Nanospheres DNA- och proteindetektor kan göra testning av genetiska sjukdomar och specifika patogener, inklusive bioterrormedel, lika rutin som vanliga blodprover. (Foto och bilder med tillstånd av Nanosphere, Northbrook, IL.)
Enheten, som har utvecklats av Nanosfären , Northbrook, IL, baserat på forskning av Chad Mirkin , professor i kemi vid Northwestern University, används redan i flera forskningslabb och väntar på Food and Drug Administration-godkännande innan det börjar användas allmänt.
[ Klicka här för illustrationer av processen som används av Nanosphere-protein- och DNA-detektorn.]
I sin första applikation kommer den guldnanopartikelbaserade detektorn att berätta för läkare om patienter har en genetisk egenskap som gör att de kan utveckla blodproppar under operationen, vilket hjälper läkare att förhindra stroke. Strax efter, i avvaktan på resultaten av pågående kliniska prövningar, kan den diagnostisera tidigare oupptäckt hjärtsjukdom och hjälpa forskare att diagnostisera och utveckla behandlingar för Alzheimers sjukdom genom att upptäcka nivåer av kontrollanta proteiner i blodet i koncentrationer som inte går att upptäcka med någon annan teknik, säger Bill Moffitt, VD. av Nanosphere.
Varje år skickas 100 000 patienter som klagar på hjärtinfarktliknande symtom hem utan behandling eftersom nuvarande metoder inte kan diagnostisera vissa hjärtinfarkter, säger Moffitt. Av dessa personer dör 20 procent inom en månad, säger han. Och resten har mycket större risk att dö i en hjärtinfarkt under det kommande året. Moffitt säger att genom att upptäcka koncentrationer som är tusen gånger lägre än nuvarande metoder för ett protein som frigörs i kroppen under en hjärtinfarkt, kan Nanosphere-teknologin hjälpa läkare att diagnostisera och behandla dessa attacker.
Moffitt säger att tekniken redan har använts för att i ett blodprov upptäcka ett protein som tros vara associerat med tidigt stadium av Alzheimers i blodet. Om den här markören visar sig vara indikativ för Alzheimers sjukdom, så kommer vi att ha tagit fram ett enkelt blodprov för Alzheimers, säger han. Och enligt honom borde de veta på ett eller annat sätt inom två år.
Även om det ännu inte finns någon behandling för Alzheimers, kan ett definitivt diagnosverktyg användas för att utesluta sjukdomen hos personer som har symtom på demens orsakade av andra faktorer. Kanske ännu viktigare, en sådan diagnostisk förmåga skulle göra det möjligt att utveckla och testa nya läkemedel för Alzheimers, säger Moffitt.
För att upptäcka DNA belägger kemister guldnanopartiklar med flera DNA-strängar som är komplementära till mål-DNA-sekvensen. När dessa nanopartiklar binder till mål-DNA:n fångas de på en mikroarray som också har dekorerats med komplementära DNA-strängar. När ljus passerar genom arrayen, sprids det av partiklarna, vilket skapar ett mönster som kan fångas med en digitalkamerasensor. Genom att variera platsen och densiteten av DNA på arrayen kan forskare bestämma koncentrationen av DNA i ett prov, samt leta efter flera genetiska markörer med ett test.
Att upptäcka proteiner kräver ytterligare ett steg, eftersom DNA-strängarna inte kommer att fästa specifikt till proteiner. I stället för DNA använder Nanosphere-forskare antikroppar för att fånga ett målprotein. De fäster dessa antikroppar till magnetiska pärlor, som drar proteinet ut ur ett blodprov med hjälp av ett magnetfält. De fäster också antikroppar mot guldnanopartiklar, vilket gör att dessa partiklar fastnar på proteinet. Precis som med DNA-detektionsmetoden bär dessa guldpartiklar DNA-strängar, men här fungerar dessa strängar, inte som länkar till målproteinet, utan som etiketter – hundratals av dem för varje protein. Detta DNA kan sedan lätt detekteras med samma mikroarraydetektionsmetod.
Mirkin säger att Nanosphere-tekniken är storleksordningar känsligare än andra detektionstekniker, samt snabb och exakt. Dessutom upptäcker teknologin DNA eller proteiner direkt, kräver inte dyra och tidskrävande förberedelser av blodprover och kan testa för flera mål samtidigt. Det kommer att helt förändra hur världen ser på diagnostik, säger han. Jag är mycket säker på att vi kommer att se många nya diagnostiska verktyg komma ut ur detta.