Az amerikai és kínai kutatók új technikát fejlesztettek ki a szemmel kapcsolatos betegségek gyors és pontos diagnosztizálására, biomolekuláris aláírások kimutatásával a betegek könnyeiben. által vezetett csapat fejlesztette ki Luke Lee a Harvard Medical Schoolban és Fei Liu A Wenzhou Orvostudományi Egyetemen az iTEARS rendszer oszcilláló nanopórusos membránokat használ a burkolt biomolekulák elkülönítésére a szennyeződésektől, így sokkal könnyebben tanulmányozhatók és osztályozhatók.
A jelenlegi klinikai vizsgálatok egyik legnagyobb kihívása a betegségek non-invazív módszerekkel történő diagnosztizálásának szükségessége. A biológiai folyamatok széles skálájáról értékes információk találhatók az exoszómákban: szinte minden élő sejttípusból felszabaduló struktúrák, amelyekben összetett biomolekulák, köztük fehérjék, lipidek és nukleinsavak, sejtmembránburokba záródnak. Ezen exoszómák tanulmányozásával a klinikusok azonosíthatják az egyes betegségekhez kapcsolódó biológiai folyamatokat anélkül, hogy tolakodóbb módszerekre lenne szükség.
Az exoszómák különösen hasznos forrása a betegek könnyei – amelyek kulcsfontosságú biomolekuláris komponenseket tartalmaznak a vérükkel, és sokkal könnyebben hozzáférhetők, mint a szem egyéb folyadékai. A betegek ilyen módon történő diagnosztizálására szolgáló meglévő technikákat azonban eddig korlátozta a hosszú feldolgozási idő, a kis mintamennyiség és az exoszóma-visszanyerés alacsony aránya.
Tanulmányukban arról számoltak be ACS Nano, a kutatók új megközelítést vezetnek be a könnycsepp-elemzésben, az úgynevezett „incorporated könny-exoszóma elemzés gyors izolációs rendszeren keresztül” (iTEARS). Módszerük először abból áll, hogy a könnyeket egy nem invazív tesztcsíkra gyűjtik, amelyet sóoldatba merítenek. A folyadék ezután egy pár egymáshoz közel elhelyezkedő, anódos alumínium-oxidból készült nanoporózus membrán között halad át.
Mindkét membránt rezgésre készteti a bennük lévő folyadék és a külső tér közötti változó nyomáskülönbség. Ezen oszcillációk során kis biomolekula-fragmensek átjuthattak a korlátokon, miközben az exoszómákat bent hagyták. Ezt követően a csapat eltávolíthatja az exoszómák rakományát a sejtmembrán burkolatából, és készen áll az elemzésre.
Az iTEARS segítségével a kutatók humán résztvevők könnyeit elemezték – egyesek egészségesek, mások pedig a szemmel kapcsolatos betegségek valamelyikében szenvednek. A technika minden egyes páciens esetében lehetővé tette számukra, hogy mindössze néhány könnycseppből (körülbelül 10 µl) mindössze 5 percen belül nagy mennyiségben izolálják a tiszta exoszómákat. Összességében több mint 900 típusú fehérjét azonosítottak a mintákban.
A kontaktlencsék könnyben figyelik a glükózt
Ezek közül 426-ot a száraz szem betegséggel összefüggő exoszómákban találtak: ez egy gyakori állapot, amikor a könnyek nem kenik megfelelően a szemet. Három specifikus fehérje azonosításával a betegek könnyeiben a kutatók a száraz szem betegség két altípusát is meg tudták különböztetni, amelyek mindegyike eltérő kezelést igényel.
Ezenkívül a kutatók azt találták, hogy a négyféle RNS-molekula feleslege diabéteszes retinopátiára utal, amely a cukorbetegség olyan szövődménye, amely károsítja a retinát. E korai siker alapján azt remélik, hogy az iTEARS gyors, pontos és non-invazív diagnózist nyújthat a szemmel kapcsolatos állapotok és egyéb betegségek széles körében.
