Jednostavan test krvi pomoću nanočestica mogao bi omogućiti ranije otkrivanje akutnog oštećenja jetre

Kemičar dr. Jie Zheng sa Sveučilišta Texas u Dallasu proveo je veći dio svoje karijere istražujući zlatne nanočestice radi njihovog potencijalnog utjecaja na području nanomedicine. U novom istraživanju, on i njegovi kolege pokazuju kako bi te nanočestice mogle odigrati ključnu ulogu u jednostavnom testu krvi za otkrivanje akutnog oštećenja jetre ranije od sadašnjih metoda.

Studija, objavljeno na internetu 19. veljače u časopisu Znanstveni napredak , proširuje djelo odgovarajućeg autora Zheng -a, koja je prethodno pokazala uporabu nanočestica za ciljanu isporuku lijekova protiv raka i bolje razumijevanje bubrežnih bolesti.

"Naš je cilj obiteljskim liječnicima olakšati lakše zahvaćanje ozljede jetre. Ako takvu ozljedu mogu otkriti i liječiti ranije, pacijent ima veće šanse za brži oporavak, "rekao je Zheng, profesor kemije i biokemije te profesorice Cecil H. i Ide Green iz Prirodoslovno -matematičke škole u Sistemskoj biologiji.

Zlatni standard za praćenje i dijagnosticiranje bolesti jetre je biopsija jetre, koja je invazivna i može biti bolna ili uzrokovati komplikacije. U kliničkom okruženju, liječnici također mogu neinvazivno pratiti funkciju jetre testovima koji bilježe razinu određenih enzima i proteina u krvi, kao što su alanin aminotransferaza (ALT) i aspartat aminotransferaza (AST), koje oslobađaju stanice jetre, ili hepatociti, kada je organ oštećen.

"Konvencionalni biomarkeri u krvi poput ALT i AST oslobađaju se kada hepatociti umru - šteta je već učinjena, "Zheng je rekao." Još jedan nedostatak ovih testova je taj što drugi čimbenici, kao što je upala, mogu uzrokovati abnormalno visoke biomarkere. Zbog ovoga, u puno slučajeva, kliničari ne mogu odmah intervenirati. To stvara problem jer može odgoditi otkrivanje i liječenje ozljede jetre. "

Ciljani ključni antioksidans

U studiji, koja je provedena na miševima, Zheng i njegove kolege usredotočili su se na kemikaliju zvanu glutation, koji je glavni antioksidans koji proizvodi jetra. Stalno oslobađanje, ili istjecanje, glutationa hepatocitima pomaže u održavanju detoksikacijske funkcije zdrave jetre. Kad je jetra oštećena, međutim, proizvodnja glutationa je blokirana.

"Utvrđeno je da iscrpljivanje glutationa snažno korelira s povećanim rizikom od mnogih bolesti jetre, uključujući ozljede jetre uzrokovane lijekovima, bezalkoholne masne jetre povezane s alkoholom, fibroza jetre i ciroza, "Rekao je Zheng." Ljudi su desetljećima proučavali glutation, ali nije lako neinvazivno pratiti. "

Neinvazivno praćenje glutationa pokazalo se teškim jer se biomolekula razrijedi gotovo tri reda veličine nakon što uđe u krvotok, brzo ga konzumiraju drugi organi, a brzo se čiste bubrezi.

Zheng i njegove kolege kombinirali su svoju stručnost s zlatnim nanočesticama s ponašanjem glutationa kako bi razvili svoju nanosondu za akutnu ozljedu jetre, koju su zatim testirali na miševima. Započeli su kemijskim povezivanjem - ili konjugiranjem - na nanočestice zlata organske fluorescentne boje koja se naziva indocijaninsko zelena (ICG), koji ima široku kliničku primjenu.

"Zbog ove konjugacije, molekule ICG -a ne fluoresciraju. Nanočestice zlata prenose boju posebno u jetru. Ljepota ovog rada je u tome što se sonda može selektivno aktivirati u jetri pri visokim specifičnostima, "Rekao je Zheng.

Istraživači su ubrizgali konjugirane nanočestice zlata u miševe koji su dobili prekomjernu dozu acetaminofena (APAP). Predoziranje acetaminofenom, poznat i pod imenom Tylenol, jedan je od najčešćih uzroka ozljede jetre uzrokovane lijekovima i najčešći uzrok akutnog zatajenja jetre u SAD-u

Praćenje toksičnosti

Kad su nanočestice dospjele u dio jetre koji se naziva sinusoida, molekule glutationa izbacile su molekule ICG -a s nanočestica zlata i zauzele njihovo mjesto.

"Zapamtiti, kada su ozlijeđene stanice jetre, istjecanje glutationa je značajno smanjeno; stoga, imate manje glutationa i više molekula ICG -a na površini zlatnih čestica, "Rekao je Zheng.

Nanočestice zlata vratile su se u krvotok prilično brzo. U roku od pola sata, istraživači su uspjeli otkriti iscrpljivanje glutationa u maloj krvi.

"Jednostavan test krvi pokazuje koliko je ICG preostalo na površini zlatnih čestica, "Rekao je Zheng." Što više ICG -a ostane, manje glutationa u jetri, što izravno korelira s oštećenjem jetre. Naša je čestica uspjela otkriti predoziranje APAP -om s točnošću od 93%, što je vrlo visoko. I to je u fazi koja je mnogo ranije nego što tradicionalni biomarkeri mogu otkriti. "

Dr. William Lee, profesor interne medicine na UT Southwestern Medical Center, koautor je studije i jedan od vodećih svjetskih stručnjaka za akutno zatajenje jetre i toksičnost acetaminofena u jetri. Lee je bio istraživač na četiri mreže koje je sponzorirao Nacionalni institut za dijabetes i probavne i bubrežne bolesti (NIDDK):dugotrajno antivirusno liječenje hepatitisa C protiv ciroze (HALT-C), Studijska skupina za akutni zastoj jetre, mreža ozljeda jetre uzrokovana lijekovima i istraživačka mreža hepatitisa B.

"Fluks glutationa je srce metabolizma acetaminofena, i nova metoda dr. Zheng -a za praćenje glutationa veliki je korak naprijed u našoj sposobnosti razumijevanja i sprječavanja toksičnosti za acetaminofen, “Rekao je Lee.

Dr. Neil Kaplowitz, profesor medicine i šef gastroenterologije i bolesti jetre na Medicinskom fakultetu Keck Sveučilišta u Južnoj Kaliforniji, koji nije bio uključen u istraživanje, rekao je:"Autori studije razvili su novi pristup dinamičkoj procjeni statusa glutationa u jetrenim sinusoidima. Njihov tehnološki napredak pokazuje da mogu snimiti glutation iz sinusoidne krvi ili mjeriti ovaj pokazatelj sinusoidnog glutationa u plazmi posebno u prikupljenoj perifernoj krvi, koji točno odražava količinu glutationa u stanicama jetre. "

Dok je trenutna studija bila usredotočena na lijekove uzrokovane, akutna ozljeda jetre, Zheng je rekao da će budući rad dodatno produbiti temeljno razumijevanje interakcija jetre i nanočestica, nastaviti poboljšavati osjetljivost i točnost testa, te proširiti tehnologiju kako bi pomogla u otkrivanju kronične ozljede jetre. Rekao je da je istraživanje uzbudljivo proširenje njegovih prethodnih napora na razvoju nanomedicina koje se lako izbacuju iz tijela.

"Proveo sam velik dio svoje karijere razvijajući jasne nanomedicine za liječenje stanja poput raka ili bolesti bubrega, i ovo novo istraživanje veliki je pomak, "Zheng je rekao." Mislimo da bi naš novi rad mogao dovesti do jasne nanomedicine koja može pomoći u otkrivanju ozljede jetre mnogo ranije jednostavnim krvnim testom, a to bi moglo pomoći mnogim ljudima. "

• Istraživač UMass Amherst usredotočuje se na razumijevanje temeljnih aspekata mikrobioma ruku
• FDA kvalificira C-Path's DIBSS-C za klinička ispitivanja