Yhdysvaltalaiset ja kiinalaiset tutkijat ovat kehittäneet uuden tekniikan silmäsairauksien nopeaan ja täsmälliseen diagnosointiin havaitsemalla biomolekyyliset allekirjoitukset potilaiden kyynelistä. Sen on kehittänyt johtama tiimi Luke Lee Harvard Medical Schoolissa ja Fei Liu Wenzhoun lääketieteellisessä yliopistossa iTEARS-järjestelmä käyttää värähteleviä nanohuokoisia kalvoja koteloitujen biomolekyylien eristämiseen epäpuhtauksista, mikä tekee niistä paljon helpompi tutkia ja luokitella.
Nykyisten kliinisten tutkimusten suuri haaste on tarve diagnosoida sairaudet ei-invasiivisilla tavoilla. Arvokasta tietoa monista biologisista prosesseista löytyy eksosomeista: lähes kaikentyyppisistä elävistä soluista vapautuvia rakenteita, joissa solukalvon kuoreen on koteloitu monimutkaisia biomolekyylejä, mukaan lukien proteiineja, lipidejä ja nukleiinihappoja. Näitä eksosomeja tutkimalla kliinikot voivat tunnistaa tiettyihin sairauksiin liittyvät biologiset prosessit ilman, että tarvitaan tunkeilevampia menetelmiä.
Erityisen hyödyllinen eksosomien lähde ovat potilaiden kyyneleet, jotka jakavat keskeisiä biomolekyylikomponentteja veren kanssa ja ovat myös paljon helpommin saatavilla kuin muut silmän nesteet. Kuitenkin olemassa olevia tekniikoita potilaiden diagnosoimiseksi tällä tavalla ovat toistaiseksi rajoittaneet pitkät käsittelyajat, pienet näytemäärät ja alhainen eksosomien palautumisnopeus.
He raportoivat tutkimuksessaan vuonna ACS Nano, tutkijat esittelevät uuden lähestymistavan kyynelpisara-analyysiin, nimeltään "inkorporoitu kyynel-eksosomianalyysi nopean eristysjärjestelmän avulla" (iTEARS). Heidän menetelmänsä käsittää ensin kyyneleiden keräämisen ei-invasiiviselle testiliuskalle, joka on upotettu suolaliuokseen. Neste kulkee sitten lähekkäin olevien nanohuokoisten kalvojen välillä, jotka on valmistettu anodisesta alumiinioksidista.
Molemmat kalvot saavat värähtelemään niiden sisällä olevan nesteen ja ulkopuolella olevan tilan välisen vaihtelevan paine-eron vaikutuksesta. Näiden värähtelyjen aikana pienet biomolekyylifragmentit saattoivat kulkea esteiden läpi jättäen eksosomit loukkuun. Myöhemmin ryhmä saattoi poistaa eksosomien lastin solukalvon koteloistaan valmiina analysoitavaksi.
iTEARS-tekniikan avulla tutkijat analysoivat ihmisten kyyneleitä – jotkut olivat terveitä ja jotkut kärsivät jostakin erilaisista silmäsairauksista. Kullekin potilaalle tekniikan ansiosta he pystyivät eristämään suuria määriä puhtaita eksosomeja muutamasta kyynelpisarasta (noin 10 µl) vain 5 minuutissa. Kaiken kaikkiaan he tunnistivat näytteistä yli 900 proteiinityyppiä.
Piilolinssit tarkkailevat glukoosia kyynelissä
Näistä 426 löydettiin eksosomeista, jotka liittyvät kuivasilmäsairauteen: yleinen tila, jossa kyyneleet eivät voitele riittävästi silmiä. Tunnistamalla kolme spesifistä proteiinia potilaiden kyynelistä, tutkijat pystyivät myös erottamaan kaksi kuivasilmäsairauden alatyyppiä, jotka molemmat vaativat erilaisia hoitoja.
Lisäksi tutkijat havaitsivat, että neljän tyyppisen RNA-molekyylin ylimäärä oli osoitus diabeettisesta retinopatiasta, diabeteksen komplikaatiosta, joka vahingoittaa verkkokalvoa. Tämän varhaisen menestyksen perusteella he toivovat, että iTEARS voisi tarjota nopean, tarkan ja ei-invasiivisen diagnoosin monenlaisiin silmäsairauksiin ja muihin sairauksiin.
