Para peneliti di AS dan Tiongkok telah mengembangkan teknik baru untuk mendiagnosis penyakit terkait mata secara cepat dan akurat, dengan mendeteksi tanda-tanda biomolekuler pada air mata pasien. Dikembangkan oleh tim yang dipimpin oleh Lukas Lee di Sekolah Kedokteran Harvard dan Feiliu di Universitas Kedokteran Wenzhou, sistem iTEARS menggunakan membran nanopori yang berosilasi untuk mengisolasi biomolekul yang terbungkus dari kotoran, membuatnya jauh lebih mudah untuk dipelajari dan diklasifikasi.
Tantangan utama yang dihadapi oleh studi klinis saat ini adalah kebutuhan untuk mendiagnosis penyakit dengan cara non-invasif. Informasi berharga tentang berbagai proses biologis dapat ditemukan di eksosom: struktur yang dilepaskan dari hampir semua jenis sel hidup, di mana biomolekul kompleks, termasuk protein, lipid, dan asam nukleat, terbungkus dalam cangkang membran sel. Dengan mempelajari eksosom ini, dokter dapat mengidentifikasi proses biologis yang terkait dengan penyakit tertentu, tanpa memerlukan metode yang lebih mengganggu.
Sumber eksosom yang sangat berguna adalah air mata pasien – yang memiliki komponen biomolekuler utama yang sama dengan darah mereka, dan juga jauh lebih mudah diakses dibandingkan cairan lain di mata. Namun, teknik yang ada untuk mendiagnosis pasien dengan cara ini sejauh ini dibatasi oleh waktu pemrosesan yang lama, volume sampel yang kecil, dan tingkat pemulihan eksosom yang rendah.
Dalam penelitian mereka, dilaporkan dalam ACS Nano, para peneliti memperkenalkan pendekatan baru terhadap analisis tetesan air mata, yang diberi nama “analisis eksosom air mata tergabung melalui sistem isolasi cepat” (iTEARS). Metode mereka pertama-tama melibatkan pengumpulan air mata pada strip tes non-invasif, yang direndam dalam larutan garam. Cairan tersebut kemudian melewati sepasang membran nanopori yang berjarak dekat, terbuat dari aluminium oksida anodik.
Kedua membran didorong untuk berosilasi oleh perbedaan tekanan yang bervariasi antara cairan di dalamnya, dan ruang di luarnya. Selama osilasi ini, fragmen biomolekul kecil dapat melewati penghalang, sementara eksosom tetap terperangkap di dalamnya. Selanjutnya, tim dapat mengeluarkan muatan eksosom dari selubung membran selnya dan siap untuk dianalisis.
Dengan menggunakan iTEARS, para peneliti menganalisis air mata partisipan manusia – sebagian sehat, dan sebagian lagi menderita salah satu dari berbagai penyakit yang berhubungan dengan mata. Untuk setiap pasien, teknik ini memungkinkan mereka mengisolasi eksosom murni dengan hasil tinggi hanya dari beberapa tetes air mata (kira-kira 10 μl) hanya dalam waktu 5 menit. Secara keseluruhan, mereka mengidentifikasi lebih dari 900 jenis protein dalam sampel.
Lensa kontak memonitor glukosa dalam air mata
Dari jumlah tersebut, 426 ditemukan pada eksosom yang terkait dengan penyakit mata kering: suatu kondisi umum di mana air mata tidak memberikan pelumasan yang cukup pada mata. Dengan mengidentifikasi tiga protein spesifik dalam air mata pasien, para peneliti juga dapat membedakan dua subtipe penyakit mata kering, yang masing-masing memerlukan pengobatan berbeda.
Lebih lanjut, para peneliti menemukan bahwa kelebihan empat jenis molekul RNA merupakan indikasi retinopati diabetik, suatu komplikasi diabetes yang merusak retina. Berdasarkan keberhasilan awal ini, mereka berharap iTEARS dapat memberikan diagnosis yang cepat, akurat, dan non-invasif untuk berbagai kondisi terkait mata dan penyakit lainnya.
