Paprastas kraujo tyrimas naudojant nanodaleles galėtų padėti anksčiau nustatyti ūminį kepenų pažeidimą

Teksaso universiteto Dalaso chemikas daktaras Jie Zhengas didžiąją savo karjeros dalį tyrė aukso nanodaleles dėl jų galimo poveikio nanomedicinos srityje. Naujame tyrime, jis ir jo kolegos parodo, kaip šios nanodalelės galėtų atlikti pagrindinį vaidmenį atliekant paprastą kraujo tyrimą, siekiant nustatyti ūminį kepenų pažeidimą anksčiau nei dabartiniai metodai.

Tyrimas, paskelbta internete vasario 19 d Mokslo pažanga , išplečia atitinkamo autoriaus Zhengo darbą, kuris anksčiau pademonstravo nanodalelių naudojimą tiksliniam vaistų nuo vėžio pristatymui ir geresniam inkstų ligų supratimui.

"Mūsų tikslas yra supaprastinti šeimos gydytojų ankstyvą kepenų pažeidimą. Jei jie gali aptikti ir gydyti tokią traumą anksčiau, pacientas turi daugiau galimybių greičiau pasveikti, “, - sakė Zhengas, chemijos ir biochemijos profesorius bei Cecil H. ir Ida Green Gamtos mokslų ir matematikos mokyklos sistemų biologijos mokslo profesorius.

Auksinis kepenų ligų stebėjimo ir diagnozavimo standartas yra kepenų biopsija, kuris yra invazinis ir gali būti skausmingas arba sukelti komplikacijų. Klinikinėje aplinkoje, gydytojai taip pat gali neinvaziškai stebėti kepenų funkciją atlikdami tyrimus, kurie fiksuoja tam tikrų fermentų ir baltymų kiekį kraujyje, pvz., alanino aminotransferazės (ALT) ir aspartato aminotransferazės (AST), kuriuos išskiria kepenų ląstelės, arba hepatocitai, kai organas yra pažeistas.

„Įprasti kraujo biomarkeriai, tokie kaip ALT ir AST, išsiskiria mirus hepatocitams - žala jau padaryta, "Zhengas sakė." Kitas šių bandymų trūkumas yra tas, kad kiti veiksniai, pvz., uždegimas, gali sukelti šių biologinių žymenų neįprastai aukštą. Dėl to, daugeliu atvejų, gydytojai gali nesikišti iš karto. Tai sukuria problemą, nes tai gali atidėti kepenų pažeidimo aptikimą ir gydymą “.

Tikslinis pagrindinis antioksidantas

Tyrime, kuris buvo atliktas su pelėmis, Zhengas ir jo kolegos sutelkė dėmesį į cheminę medžiagą, vadinamą glutationu, kuris yra pagrindinis kepenų gaminamas antioksidantas. Nuolatinis išleidimas, arba nutekėjimas, Hepatocitų glutationo kiekis padeda išlaikyti sveikų kepenų detoksikacijos funkciją. Pažeidus kepenis ,. vis dėlto, blokuojama glutationo gamyba.

„Nustatyta, kad glutationo išeikvojimas stipriai koreliuoja su padidėjusia daugelio kepenų ligų rizika, įskaitant vaistų sukeltą kepenų pažeidimą, su alkoholiu susijusios ir nealkoholinės riebalinės kepenų ligos, kepenų fibrozė ir cirozė, "Zhengas sakė." Žmonės dešimtmečius studijavo glutationą, bet nelengva stebėti neinvaziškai “.

Neinvazinis glutationo stebėjimas pasirodė esąs sunkus, nes biomolekulė, prasiskverbus į kraują, praskiedžiama beveik trimis dydžiais, jį greitai suvartoja kiti organai ir greitai pašalina inkstai.

Zhengas ir jo kolegos sujungė savo žinias su aukso nanodalelėmis ir glutationo elgesiu, kad sukurtų savo nanoskaitą ūminiam kepenų pažeidimui, kuriuos jie tada išbandė su pelėmis. Jie prasidėjo chemiškai prijungiant arba konjuguojant prie aukso nanodalelių organinius fluorescencinius dažus, vadinamus žalia indocianino (ICG), kuris plačiai naudojamas klinikoje.

„Dėl šios konjugacijos, ICG molekulės ne fluorescuoja. Aukso nanodalelės perneša dažus į kepenis. Šio darbo grožis yra tas, kad zondas gali būti selektyviai aktyvuotas kepenyse esant dideliam specifiškumui, “, - sakė Zhengas.

Tyrėjai pelėms, kurioms buvo suleista per didelė acetaminofeno (APAP) dozė, suleido konjuguotų aukso nanodalelių. Acetaminofeno perdozavimas, taip pat žinomas prekės ženklu Tylenol, yra viena iš dažniausių vaistų sukelto kepenų pažeidimo priežasčių ir dažniausia ūminio kepenų nepakankamumo priežastis JAV.

Toksiškumo stebėjimas

Kai nanodalelės pasiekė kepenų dalį, vadinamą sinusoidu, glutationo molekulės nukalė ICG molekules nuo aukso nanodalelių ir užėmė jų vietą.

"Prisiminti, kai pažeistos kepenų ląstelės, žymiai sumažėja glutationo nutekėjimas; todėl, ant aukso dalelių paviršių lieka mažiau glutationo ir daugiau ICG molekulių, “, - sakė Zhengas.

Aukso nanodalelės gana greitai grįžo į kraują. Maždaug per pusvalandį, tyrėjams pavyko nustatyti glutationo trūkumą nedideliame kraujo kiekyje.

„Paprastas kraujo tyrimas parodo, kiek ICG liko ant aukso dalelių paviršiaus, "Zheng sakė." Kuo daugiau lieka ICG, mažiau glutationo kepenyse, kuris tiesiogiai susijęs su kepenų pažeidimu. Mūsų dalelė sugebėjo aptikti APAP perdozavimą 93% tikslumu, kuris yra labai aukštas. Ir tai yra stadijoje, kuri yra daug ankstesnė, nei gali aptikti tradiciniai biologiniai žymenys “.

Daktaras Williamas Lee, vidaus ligų profesorius UT Pietvakarių medicinos centre, yra tyrimo bendraautorius ir vienas iš pirmaujančių pasaulio ekspertų ūminio kepenų nepakankamumo ir acetaminofeno toksiškumo kepenyse klausimais. Lee buvo keturių tinklų, kuriuos remia Nacionalinis diabeto ir virškinimo bei inkstų ligų institutas (NIDDK), tyrėjas:ilgalaikis hepatito C antivirusinis gydymas nuo cirozės (HALT-C), Ūminio kepenų nepakankamumo tyrimo grupė, Narkotikų sukeltų kepenų pažeidimų tinklas ir Hepatito B tyrimų tinklas.

„Glutationo srautas yra acetaminofeno metabolizmo pagrindas, ir naujasis daktaro Zhengo metodas sekti glutationą yra didelis žingsnis į priekį siekiant suprasti ir užkirsti kelią toksiškumui acetaminofenui, “ - sakė Lee.

Daktaras Neilas Kaplowitzas, medicinos profesorius, gastroenterologijos ir kepenų ligų vadovas Pietų Kalifornijos universiteto Keko medicinos mokykloje, kuris nedalyvavo tyrime, sakė:"Tyrimo autoriai sukūrė naują metodą, kaip dinamiškai įvertinti glutationo būklę kepenų sinusuose. Jų technologinė pažanga rodo, kad jie gali atvaizduoti sinusoidinį kraujo glutationą arba išmatuoti šį sinusoidinio plazmos glutationo rodiklį konkrečiai surinktame periferiniame kraujyje, kuris tiksliai atspindi glutationo kiekį kepenų ląstelėse “.

Nors dabartinis tyrimas buvo sutelktas į vaistų sukeltą, ūminis kepenų pažeidimas, Zhengas sakė, kad būsimas darbas dar labiau pagilins pagrindinį kepenų ir nanodalelių sąveikos supratimą, toliau gerinti testo jautrumą ir tikslumą, ir išplėsti technologiją, padedančią aptikti ir lėtinį kepenų pažeidimą. Jis sakė, kad tyrimas yra įdomus pratęsimas jo ankstesnėms pastangoms kurti nanomedicinas, kurios lengvai pašalinamos iš organizmo.

„Didžiąją savo karjeros dalį praleidau kurdama aiškius nanomedicinus, skirtus tokioms ligoms kaip vėžys ar inkstų liga gydyti, ir šis naujas tyrimas yra didelis laimėjimas, "Zhengas sakė." Manome, kad mūsų naujas darbas gali padėti išsiaiškinti nanomediciną, kuri gali padėti nustatyti kepenų pažeidimą daug anksčiau atlikus paprastą kraujo tyrimą. ir tai gali padėti daugeliui žmonių “.

• „UMass Amherst“ tyrinėtojas sutelkia dėmesį į esminius rankų mikrobiomos aspektus
• FDA atitinka C-Path DIBSS-C klinikinių tyrimų reikalavimus