Ερευνητές στις ΗΠΑ και την Κίνα ανέπτυξαν μια νέα τεχνική για τη γρήγορη και ακριβή διάγνωση ασθενειών που σχετίζονται με τα μάτια, ανιχνεύοντας βιομοριακές υπογραφές στα δάκρυα των ασθενών. Αναπτύχθηκε από μια ομάδα με επικεφαλής τον Λουκ Λι στην Ιατρική Σχολή του Χάρβαρντ και Φέι Λιου στο Ιατρικό Πανεπιστήμιο Wenzhou, το σύστημα iTEARS χρησιμοποιεί ταλαντευόμενες νανοπορώδεις μεμβράνες για να απομονώσει εγκλεισμένα βιομόρια από ακαθαρσίες, καθιστώντας τα πολύ πιο εύκολα στη μελέτη και την ταξινόμηση.
Μια σημαντική πρόκληση που αντιμετωπίζουν οι τρέχουσες κλινικές μελέτες είναι η ανάγκη διάγνωσης ασθενειών με μη επεμβατικούς τρόπους. Πολύτιμες πληροφορίες για ένα ευρύ φάσμα βιολογικών διεργασιών μπορούν να βρεθούν στα εξωσώματα: δομές που απελευθερώνονται από σχεδόν όλους τους τύπους ζωντανών κυττάρων, στα οποία πολύπλοκα βιομόρια, συμπεριλαμβανομένων πρωτεϊνών, λιπιδίων και νουκλεϊκών οξέων, είναι εγκλεισμένα σε ένα κέλυφος κυτταρικής μεμβράνης. Μελετώντας αυτά τα εξωσώματα, οι κλινικοί γιατροί μπορούν να αναγνωρίσουν τις βιολογικές διεργασίες που σχετίζονται με συγκεκριμένες ασθένειες, χωρίς την ανάγκη για πιο παρεμβατικές μεθόδους.
Μια ιδιαίτερα χρήσιμη πηγή εξωσωμάτων είναι τα δάκρυα των ασθενών – τα οποία μοιράζονται βασικά βιομοριακά συστατικά με το αίμα τους και είναι επίσης πολύ πιο εύκολα προσβάσιμα από άλλα υγρά στο μάτι. Ωστόσο, οι υπάρχουσες τεχνικές για τη διάγνωση ασθενών με αυτόν τον τρόπο έχουν μέχρι στιγμής περιοριστεί από μεγάλους χρόνους επεξεργασίας, μικρούς όγκους δειγμάτων και χαμηλά ποσοστά ανάκτησης των εξωσωμάτων.
Στη μελέτη τους, που αναφέρεται στο ACS Nano, οι ερευνητές εισάγουν μια νέα προσέγγιση στην ανάλυση σταγόνων δακρύων, που ονομάζεται «ενσωματωμένη ανάλυση δακρύων-εξωσωμάτων μέσω συστήματος ταχείας απομόνωσης» (iTEARS). Η μέθοδός τους περιλαμβάνει πρώτα τη συλλογή δακρύων σε μια μη επεμβατική δοκιμαστική ταινία, η οποία είναι βυθισμένη σε διάλυμα άλατος. Στη συνέχεια, το ρευστό περνά ανάμεσα σε ένα ζεύγος νανοπορωδών μεμβρανών σε κοντινή απόσταση, κατασκευασμένων από ανοδικό οξείδιο του αργιλίου.
Και οι δύο μεμβράνες οδηγούνται σε ταλάντωση από τη μεταβαλλόμενη διαφορά πίεσης μεταξύ του ρευστού μέσα τους και του εξωτερικού χώρου. Κατά τη διάρκεια αυτών των ταλαντώσεων, μικρά θραύσματα βιομορίων θα μπορούσαν να περάσουν μέσα από τα εμπόδια, αφήνοντας τα εξωσώματα παγιδευμένα μέσα. Στη συνέχεια, η ομάδα θα μπορούσε να αφαιρέσει το φορτίο των εξωσωμάτων από τα περιβλήματα της κυτταρικής τους μεμβράνης, έτοιμο για ανάλυση.
Χρησιμοποιώντας το iTEARS, οι ερευνητές ανέλυσαν τα δάκρυα ανθρώπινων συμμετεχόντων – μερικοί υγιείς και άλλοι πάσχουν από μια από τις διάφορες ασθένειες που σχετίζονται με τα μάτια. Για κάθε ασθενή, η τεχνική τους επέτρεψε να απομονώσουν υψηλές αποδόσεις καθαρών εξωσωμάτων από λίγα δάκρυα (περίπου 10 μl) μέσα σε μόλις 5 λεπτά. Συνολικά, εντόπισαν πάνω από 900 τύπους πρωτεΐνης στα δείγματα.
Οι φακοί επαφής παρακολουθούν τη γλυκόζη στα δάκρυα
Από αυτά, τα 426 βρέθηκαν σε εξωσώματα που σχετίζονται με την ξηροφθαλμία: μια κοινή πάθηση όπου τα δάκρυα παρέχουν ανεπαρκή λίπανση στο μάτι. Εντοπίζοντας τρεις συγκεκριμένες πρωτεΐνες στα δάκρυα ενός ασθενούς, οι ερευνητές μπορούσαν επίσης να διακρίνουν μεταξύ δύο υποτύπων της ξηροφθαλμίας, οι οποίες απαιτούν διαφορετικές θεραπείες.
Επιπλέον, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι η περίσσεια τεσσάρων τύπων μορίου RNA ήταν ενδεικτική της διαβητικής αμφιβληστροειδοπάθειας, μιας επιπλοκής του διαβήτη που βλάπτει τον αμφιβληστροειδή. Με βάση αυτή την πρώιμη επιτυχία, ελπίζουν ότι το iTEARS θα μπορούσε να παρέχει γρήγορη, ακριβή και μη επεμβατική διάγνωση για ένα ευρύ φάσμα παθήσεων που σχετίζονται με τα μάτια και άλλων ασθενειών.
