Študij, objavljeno na spletu 19. februarja v reviji Znanstveni napredek , razširi na delo ustreznega avtorja Zheng, ki je prej pokazala uporabo nanodelcev za ciljno dostavo zdravil proti raku in boljše razumevanje bolezni ledvic.
"Naš cilj je, da družinskim zdravnikom olajšamo zgodnje odkrivanje poškodbe jeter. Če lahko takšno poškodbo odkrijejo in zdravijo prej, bolnik ima več možnosti za hitrejše okrevanje, "je rekel Zheng, profesor kemije in biokemije ter profesorica Cecil H. in Ida Green iz znanosti o sistemski biologiji na Naravoslovno -matematični šoli.
Zlati standard za spremljanje in diagnosticiranje bolezni jeter je biopsija jeter, ki je invazivna in je lahko boleča ali povzroči zaplete. V kliničnem okolju, zdravniki lahko tudi neinvazivno spremljajo delovanje jeter s testi, ki beležijo raven nekaterih encimov in beljakovin v krvi, kot so alanin aminotransferaza (ALT) in aspartat aminotransferaza (AST), ki jih sproščajo jetrne celice, ali hepatociti, ko je organ poškodovan.
"Običajni krvni označevalci krvi, kot sta ALT in AST, se sproščajo, ko hepatociti umrejo - škoda je že bila storjena, "Je dejal Zheng." Druga pomanjkljivost teh testov je, da drugi dejavniki, kot je vnetje, lahko povzroči, da so ti biomarkerji nenormalno visoki. Zaradi tega, v mnogih primerih, zdravniki ne smejo takoj poseči. To povzroča težave, ker lahko odloži odkrivanje in zdravljenje poškodb jeter. "
V študiji je ki so ga izvedli pri miših, Zheng in njegovi kolegi so se osredotočili na kemikalijo, imenovano glutation, ki je glavni antioksidant, ki ga proizvajajo jetra. Nenehno sproščanje, ali odtok, glutationa s hepatociti pomaga ohranjati razstrupljevalno funkcijo zdravih jeter. Ko so jetra poškodovana, vendar proizvodnja glutationa je blokirana.
"Ugotovljeno je bilo, da je pomanjkanje glutationa močno povezano s povečanim tveganjem za številne bolezni jeter, vključno z jetrno poškodbo, povzročeno z zdravili, z alkoholom povezane in brezalkoholne maščobne bolezni jeter, jetrna fibroza in ciroza, "Je dejal Zheng." Ljudje že desetletja preučujejo glutation, vendar ni enostavno spremljati neinvazivno. "
Neinvazivno spremljanje glutationa se je izkazalo za težko, ker se biomolekula po vstopu v krvni obtok razredči skoraj tri reda velikosti, drugi organi pa ga hitro porabijo, ledvice pa hitro očistijo.
Zheng in njegovi sodelavci so združili svoje znanje z nanodelci iz zlata z obnašanjem glutationa, da bi razvili svojo nanosondo za akutno poškodbo jeter, ki so jih nato testirali pri miših. Začeli so s kemičnim povezovanjem - ali konjugiranjem - na nanodelce zlata organskega fluorescentnega barvila, imenovanega indocianin zelena (ICG), ki ima široko klinično uporabo.
"Zaradi te konjugacije, molekule ICG ne fluorescirajo. Zlati nanodelci prenašajo barvilo posebej v jetra. Lepota tega dela je, da se lahko sonda selektivno aktivira v jetrih pri visoki specifičnosti, "Je rekel Zheng.
Raziskovalci so miši, ki so prejeli prevelik odmerek acetaminofena (APAP), injicirali konjugirane nanodelce zlata. Preveliko odmerjanje acetaminofena, znan tudi pod blagovno znamko Tylenol, je eden najpogostejših vzrokov za poškodbe jeter zaradi zdravil in najpogostejši vzrok akutne odpovedi jeter v ZDA
Ko so nanodelci dosegli del jeter, imenovan sinusoida, molekule glutationa so odvrnile molekule ICG z nanodelcev zlata in zasedle njihovo mesto.
"Zapomni si, ko so poškodovane jetrne celice, izliv glutationa se znatno zmanjša; zato, imate na površini zlatih delcev manj glutationa in več molekul ICG, "Je rekel Zheng.
Zlati nanodelci so se dokaj hitro vrnili v krvni obtok. V približno pol ure, raziskovalci so lahko odkrili pomanjkanje glutationa v majhni količini krvi.
"Preprost krvni test pokaže, koliko ICG ostane na površini zlatih delcev, "Je dejal Zheng." Več ICG, ki ostane, manj glutationa v jetrih, kar je neposredno povezano s poškodbo jeter. Naš delec je z 93% natančnostjo odkril preveliko odmerjanje APAP, kar je zelo visoko. In to je na stopnji, ki je veliko prej, kot jo lahko zaznajo tradicionalni biomarkerji. "
William Lee, profesor interne medicine na UT Southwestern Medical Center, je soavtor študije in eden vodilnih svetovnih strokovnjakov za akutno odpoved jeter in toksičnost za acetaminofen v jetrih. Lee je bil raziskovalec spletnega mesta za štiri mreže, ki jih sponzorira Nacionalni inštitut za sladkorno bolezen in prebavne in ledvične bolezni (NIDDK):dolgotrajno protivirusno zdravljenje hepatitisa C proti cirozi (HALT-C), študijska skupina za akutno odpoved jeter, mrežo poškodb jeter, povzročeno z zdravili, in raziskovalno mrežo hepatitisa B.
"Tok glutationa je v središču presnove acetaminofena, in nova metoda sledenja glutationa dr. Zheng je velik korak naprej v naši sposobnosti razumevanja in preprečevanja toksičnosti za acetaminofen, "Je rekel Lee.
Dr. Neil Kaplowitz, profesor medicine in vodja gastroenterologije in bolezni jeter na Medicinski fakulteti Keck Univerze v južni Kaliforniji, ki ni bil vključen v študijo, je dejal:"Avtorji študije so razvili nov pristop k dinamični oceni stanja glutationa v jetrnih sinusoidih. Njihov tehnološki napredek kaže, da lahko posnamejo sinusoidni glutation v krvi ali merijo ta indikator sinusoidne glutationa v plazmi, posebej v zbrani periferni krvi, ki natančno odraža količino glutationa v jetrnih celicah. "
Medtem ko je bila trenutna študija osredotočena na zdravila, akutna poškodba jeter, Zheng je dejal, da bo prihodnje delo še poglobilo temeljno razumevanje interakcij jeter in nanodelcev, še naprej izboljšuje občutljivost in natančnost testa, in razširiti tehnologijo za pomoč pri odkrivanju kroničnih poškodb jeter. Dejal je, da je raziskava vznemirljiva razširitev njegovih prejšnjih prizadevanj za razvoj nanomedicin, ki jih je mogoče zlahka odstraniti iz telesa.
"Večino svoje kariere sem porabil za razvoj jasnih nanomedicin za zdravljenje stanj, kot sta rak ali ledvična bolezen, in ta nova raziskava je velik preboj, "Je dejal Zheng." Menimo, da bi lahko naše novo delo pripeljalo do jasne nanomedicine, ki bi lahko s preprostim krvnim testom veliko prej odkrila poškodbe jeter, in to bi lahko pomagalo marsikomu. "