חוקרים בארה"ב ובסין פיתחו טכניקה חדשה לאבחון מהיר ומדויק של מחלות הקשורות לעיניים, על ידי זיהוי חתימות ביו-מולקולריות בדמעות של חולים. פותח על ידי צוות בראשות לוק לי בבית הספר לרפואה של הרווארד ו פיי ליו באוניברסיטת וונג'ואו לרפואה, מערכת iTEARS משתמשת בממברנות ננו-נקבוביות מתנודדות כדי לבודד ביו-מולקולות עטורות מזיהומים, מה שהופך אותן להרבה יותר קלות לחקר ולסווג אותן.
אתגר מרכזי שעומד בפני המחקרים הקליניים הנוכחיים הוא הצורך לאבחן מחלות בדרכים לא פולשניות. מידע רב ערך על מגוון רחב של תהליכים ביולוגיים ניתן למצוא באקסוזומים: מבנים המשתחררים כמעט מכל סוגי התאים החיים, שבהם ביומולקולות מורכבות, כולל חלבונים, שומנים וחומצות גרעין, עטורות במעטפת קרום התא. על ידי לימוד אקסוזומים אלה, רופאים יכולים לזהות את התהליכים הביולוגיים הקשורים למחלות ספציפיות, ללא צורך בשיטות חודרניות יותר.
מקור שימושי במיוחד לאקסוזומים הוא הדמעות של חולים - שחולקות רכיבים ביו-מולקולריים מרכזיים עם הדם שלהם, וגם נגישות הרבה יותר מנוזלים אחרים בעין. עם זאת, טכניקות קיימות לאבחון חולים בדרך זו הוגבלו עד כה על ידי זמני עיבוד ארוכים, נפחי דגימות קטנים ושיעורים נמוכים של התאוששות אקסוזום.
במחקר שלהם, דווח ב ACS ננו, החוקרים מציגים גישה חדשה לניתוח דמעות, הנקראת "ניתוח אקסוזומי דמעות משולב באמצעות מערכת בידוד מהירה" (iTEARS). השיטה שלהם כוללת תחילה איסוף דמעות על רצועת בדיקה לא פולשנית, שטבולה בתמיסת מלח. לאחר מכן הנוזל עובר בין זוג ממברנות ננו-נקבוביות מרווחות, עשויות מתחמוצת אלומיניום אנודית.
שני הממברנות מונעות להתנודד על ידי הפרש הלחצים המשתנה בין הנוזל שבתוכם, לבין החלל שבחוץ. במהלך תנודות אלו, שברי ביו-מולקולה קטנים יכולים לעבור דרך המחסומים, תוך השארת האקסוזומים כלואים בפנים. לאחר מכן, הצוות יכול היה להסיר את המטען של האקסוזומים ממארזי קרום התא שלהם, מוכן לניתוח.
באמצעות iTEARS, החוקרים ניתחו את הדמעות של משתתפים אנושיים - חלקם בריאים וחלקם סובלים מאחת ממגוון מחלות עיניים. עבור כל מטופל, הטכניקה אפשרה להם לבודד תשואות גבוהות של אקסוזומים טהורים מכמה טיפות בלבד (בערך 10 μl) תוך 5 דקות בלבד. בסך הכל, הם זיהו למעלה מ-900 סוגי חלבון בדגימות.
עדשות מגע עוקבות אחר גלוקוז בדמעות
מתוך אלה, 426 נמצאו באקסוזומים הקשורים למחלת עיניים יבשות: מצב שכיח שבו הדמעות מספקות סיכה לא מספקת לעין. על ידי זיהוי שלושה חלבונים ספציפיים בדמעות של חולה, החוקרים יכלו גם להבחין בין שני תת-סוגים של מחלות עיניים יבשות, שכל אחד מהם דורש טיפולים שונים.
יתרה מכך, החוקרים מצאו כי עודף של ארבעה סוגים של מולקולת RNA מעיד על רטינופתיה סוכרתית, סיבוך של סוכרת הפוגע ברשתית. בהתבסס על הצלחה מוקדמת זו, הם מקווים ש-iTEARS יוכל לספק אבחון מהיר, מדויק ולא פולשני עבור מגוון רחב של מצבים הקשורים לעיניים ומחלות אחרות.
