Простой анализ крови с использованием наночастиц может позволить раньше выявить острое повреждение печени.

Химик из Техасского университета в Далласе доктор Цзе Чжэн провел большую часть своей карьеры, исследуя наночастицы золота на предмет их потенциального воздействия на область наномедицины. В новом исследовании он и его коллеги показывают, как эти наночастицы могут играть ключевую роль в простом анализе крови для выявления острого повреждения печени раньше, чем существующие методы.

Изучение, опубликовано онлайн 19 февраля в журнале Достижения науки , подробно рассказывает о работе автора-корреспондента Чжэна, который ранее продемонстрировал использование наночастиц для адресной доставки противораковых препаратов и лучшего понимания заболеваний почек.

"Наша цель - упростить семейным врачам возможность раннего выявления травмы печени. Если они смогут обнаружить и вылечить такую ​​травму раньше, у пациента больше шансов на более быстрое выздоровление, "сказал Чжэн, профессор химии и биохимии и Сесил Х. и Ида Грин, профессор системной биологии в Школе естественных наук и математики.

Золотым стандартом мониторинга и диагностики заболеваний печени является биопсия печени, который является инвазивным и может быть болезненным или вызывать осложнения. В клинических условиях врачи также могут контролировать функцию печени неинвазивно с помощью тестов, которые регистрируют уровни определенных ферментов и белков в крови, такие как аланинаминотрансфераза (АЛТ) и аспартатаминотрансфераза (АСТ), которые выделяются клетками печени, или гепатоциты, при повреждении органа.

«Обычные биомаркеры крови, такие как АЛТ и АСТ, высвобождаются, когда гепатоциты умирают - ущерб уже нанесен, - сказал Чжэн. - Еще одним недостатком этих тестов является то, что другие факторы, такие как воспаление, может привести к чрезмерно высоким уровням этих биомаркеров. Из-за этого, во многих случаях, врачи могут вмешаться не сразу. Это создает проблему, поскольку может задержать обнаружение и лечение повреждения печени ».

Ориентация на ключевой антиоксидант

В исследовании, который проводился на мышах, Чжэн и его коллеги сосредоточились на химическом веществе под названием глутатион, который является основным антиоксидантом, вырабатываемым печенью. Постоянный выпуск, или отток, Глутатиона гепатоцитами помогает поддерживать детоксикационную функцию здоровой печени. Когда печень повреждена, тем не мение, производство глутатиона заблокировано.

«Было обнаружено, что истощение запасов глутатиона сильно коррелирует с повышенным риском многих заболеваний печени, включая лекарственное поражение печени, алкогольные и неалкогольные жировые заболевания печени, фиброз и цирроз печени, - сказал Чжэн. - Люди изучали глутатион десятилетиями, но неинвазивный мониторинг нелегко ".

Неинвазивный мониторинг глутатиона оказался трудным, потому что биомолекула разбавляется почти на три порядка после попадания в кровоток. и он быстро потребляется другими органами и быстро выводится почками.

Чжэн и его коллеги объединили свой опыт с наночастицами золота с поведением глутатиона для разработки своего нанозонда для лечения острого повреждения печени. которые затем они испытали на мышах. Они начали с химического соединения - или конъюгирования - с наночастицами золота органического флуоресцентного красителя, называемого индоцианиновым зеленым (ICG), который имеет широкое клиническое применение.

"Из-за этого спряжения, молекулы ICG не флуоресцируют. Наночастицы золота несут краситель именно в печень. Прелесть этой работы в том, что зонд может избирательно активироваться в печени с высокой специфичностью, "Сказал Чжэн.

Исследователи вводили конъюгированные наночастицы золота мышам, которым была введена чрезмерная доза ацетаминофена (APAP). Передозировка парацетамолом, также известный под торговой маркой Тайленол, является одной из наиболее частых причин лекарственного поражения печени и наиболее частой причиной острой печеночной недостаточности в США.

Отслеживание токсичности

Как только наночастицы достигли части печени, называемой синусоидой, Молекулы глутатиона сбили молекулы ICG с наночастиц золота и заняли их место.

"Помнить, при повреждении клеток печени, значительно снижается отток глутатиона; следовательно, у вас остается меньше глутатиона и больше молекул ICG на поверхности золотых частиц, "Сказал Чжэн.

Наночастицы золота довольно быстро вернулись в кровоток. Примерно через полчаса исследователи смогли обнаружить истощение глутатиона в небольшом количестве крови.

"Простой анализ крови показывает, сколько ICG осталось на поверхности золотых частиц, - сказал Чжэн. - Чем больше ICG остается, тем меньше глутатиона в печени, что напрямую связано с повреждением печени. Наша частица смогла обнаружить передозировку APAP с точностью 93%, что очень высоко. И это на стадии, которая намного раньше, чем могут обнаружить традиционные биомаркеры ».

Доктор Уильям Ли, профессор внутренней медицины Юго-Западного медицинского центра UT, является соавтором исследования и одним из ведущих мировых экспертов по острой печеночной недостаточности и токсичности парацетамола для печени. Ли был исследователем в четырех сетях, спонсируемых Национальным институтом диабета, болезней органов пищеварения и почек (NIDDK):Испытание противовирусного длительного лечения гепатита С (HALT-C), группа по изучению острой печеночной недостаточности, Сеть по лечению травм печени, вызванных лекарственными препаратами, и Сеть исследований по гепатиту B.

«Поток глутатиона лежит в основе метаболизма парацетамола, и новый метод отслеживания глутатиона доктора Чжэна - большой шаг вперед в нашей способности понимать и предотвращать токсичность парацетамола, "Сказал Ли.

Доктор Нил Капловиц, профессор медицины и заведующий отделением гастроэнтерологии и заболеваний печени Медицинской школы Кека Университета Южной Калифорнии, кто не участвовал в исследовании, сказал:«Авторы исследования разработали новый подход к динамической оценке статуса глутатиона в синусоидах печени. Их технологический прогресс показывает, что они могут визуализировать синусоидальный глутатион крови или измерить этот индикатор синусоидального глутатиона плазмы специально в собранной периферической крови». что точно отражает количество глутатиона в клетках печени ».

В то время как текущее исследование было сосредоточено на лекарственно-индуцированных, острое повреждение печени, Чжэн сказал, что будущая работа еще больше углубит фундаментальное понимание взаимодействия наночастиц с печенью. продолжать улучшать чувствительность и точность теста, и расширить эту технологию, чтобы помочь обнаружить хроническое повреждение печени. Он сказал, что это исследование является захватывающим продолжением его предыдущих усилий по разработке наномедицинских препаратов, которые легко выводятся из организма.

"Я потратил большую часть своей карьеры на разработку очищаемых наномедицинских препаратов для лечения таких состояний, как рак или заболевание почек, и это новое исследование - большой прорыв, - сказал Чжэн. - Мы думаем, что наша новая работа может привести к появлению очищаемой наномедицины, которая может помочь обнаружить повреждение печени намного раньше с помощью простого анализа крови. и это могло бы помочь многим людям ".

• Исследователь из Университета Массачусетса в Амхерсте занимается изучением фундаментальных аспектов микро…
• FDA квалифицирует DIBSS-C C-Path для клинических испытаний