Forskere i USA og Kina har udviklet en ny teknik til hurtigt og præcist at diagnosticere øjenrelaterede sygdomme ved at detektere biomolekylære signaturer i patienters tårer. Udviklet af et team ledet af Luke Lee på Harvard Medical School og Fei Liu ved Wenzhou Medical University bruger iTEARS-systemet oscillerende nanoporøse membraner til at isolere indkapslede biomolekyler fra urenheder, hvilket gør dem langt nemmere at studere og klassificere.
En stor udfordring, som nuværende kliniske undersøgelser står over for, er behovet for at diagnosticere sygdomme på ikke-invasive måder. Værdifuld information om en lang række biologiske processer kan findes i exosomer: strukturer frigivet fra næsten alle typer levende celler, hvor komplekse biomolekyler, herunder proteiner, lipider og nukleinsyrer, er indkapslet i en cellemembranskal. Ved at studere disse exosomer kan klinikere identificere de biologiske processer, der er forbundet med specifikke sygdomme, uden behov for mere påtrængende metoder.
En særlig nyttig kilde til exosomer er patienternes tårer - som deler vigtige biomolekylære komponenter med deres blod og er også langt lettere tilgængelige end andre væsker i øjet. Imidlertid har eksisterende teknikker til at diagnosticere patienter på denne måde hidtil været begrænset af lange behandlingstider, små prøvevolumener og lave hastigheder for exosom-gendannelse.
I deres undersøgelse, rapporteret i ACS Nano, introducerer forskerne en ny tilgang til dråbeanalyse, kaldet "incorporated tear-exosomes analysis via rapid isolation system" (iTEARS). Deres metode involverer først at samle tårer på en ikke-invasiv teststrimmel, som er nedsænket i en saltopløsning. Væsken passerer derefter mellem et par tæt anbragte nanoporøse membraner, lavet af anodisk aluminiumoxid.
Begge membraner drives til at oscillere af den varierende trykforskel mellem væsken inde i dem og rummet udenfor. Under disse oscillationer kunne små biomolekylefragmenter passere gennem barriererne, mens de efterlade exosomer fanget inde. Efterfølgende kunne holdet fjerne exosomernes last fra deres cellemembranhylstre, klar til analyse.
Ved hjælp af iTEARS analyserede forskerne tårerne fra menneskelige deltagere - nogle raske, og nogle lider af en af en række øjenrelaterede sygdomme. For hver patient tillod teknikken dem at isolere høje udbytter af rene exosomer fra blot nogle få dråber (ca. 10 µl) inden for kun 5 minutter. Tilsammen identificerede de over 900 typer protein i prøverne.
Kontaktlinser overvåger glukose i tårer
Ud af disse blev 426 fundet i exosomer forbundet med tørre øjensygdomme: en almindelig tilstand, hvor tårer giver utilstrækkelig smøring til øjet. Ved at identificere tre specifikke proteiner i en patients tårer kunne forskerne også skelne mellem to undertyper af tørre øjensygdomme, som hver især kræver forskellige behandlinger.
Yderligere fandt forskerne, at et overskud af fire typer RNA-molekyler var tegn på diabetisk retinopati, en komplikation af diabetes, der beskadiger nethinden. Baseret på denne tidlige succes håber de, at iTEARS kunne give hurtig, præcis og ikke-invasiv diagnose for en lang række øjenrelaterede tilstande og andre sygdomme.
