Forskere i USA og Kina har utviklet en ny teknikk for rask og nøyaktig diagnostisering av øyerelaterte sykdommer, ved å oppdage biomolekylære signaturer i pasientenes tårer. Utviklet av et team ledet av Luke Lee ved Harvard Medical School og Fei Liu ved Wenzhou Medical University bruker iTEARS-systemet oscillerende nanoporøse membraner for å isolere innkapslede biomolekyler fra urenheter, noe som gjør dem langt enklere å studere og klassifisere.
En stor utfordring i dagens kliniske studier er behovet for å diagnostisere sykdommer på ikke-invasive måter. Verdifull informasjon om et bredt spekter av biologiske prosesser kan finnes i eksosomer: strukturer frigjort fra nesten alle typer levende celler, der komplekse biomolekyler, inkludert proteiner, lipider og nukleinsyrer, er innkapslet i et cellemembranskall. Ved å studere disse eksosomer kan klinikere identifisere de biologiske prosessene knyttet til spesifikke sykdommer, uten behov for mer påtrengende metoder.
En spesielt nyttig kilde til eksosomer er pasientenes tårer – som deler viktige biomolekylære komponenter med blodet, og som også er langt lettere tilgjengelig enn andre væsker i øyet. Eksisterende teknikker for å diagnostisere pasienter på denne måten har imidlertid så langt vært begrenset av lange behandlingstider, små prøvevolum og lave utvinningshastigheter av eksosomer.
I deres studie, rapportert i ACS Nano, introduserer forskerne en ny tilnærming til teardrop-analyse, kalt "incorporated tear-exosomes analysis via rapid isolation system" (iTEARS). Metoden deres innebærer først å samle tårer på en ikke-invasiv teststrimmel, som er nedsenket i en saltløsning. Væsken passerer deretter mellom et par tettliggende nanoporøse membraner, laget av anodisk aluminiumoksid.
Begge membranene blir drevet til å oscillere av den varierende trykkforskjellen mellom væsken inne i dem og rommet utenfor. Under disse svingningene kan små biomolekylfragmenter passere gjennom barrierene, mens de etterlater eksosomene fanget inne. Deretter kunne teamet fjerne eksosomenes last fra deres cellemembranhylser, klare for analyse.
Ved hjelp av iTEARS analyserte forskerne tårene til menneskelige deltakere – noen friske, og noen lider av en av en rekke øyerelaterte sykdommer. For hver pasient tillot teknikken dem å isolere høye utbytter av rene eksosomer fra bare noen få tårer (omtrent 10 µl) i løpet av bare 5 minutter. Til sammen identifiserte de over 900 typer proteiner i prøvene.
Kontaktlinser overvåker glukose i tårer
Av disse ble 426 funnet i eksosomer assosiert med tørre øyesykdom: en vanlig tilstand der tårer gir utilstrekkelig smøring for øyet. Ved å identifisere tre spesifikke proteiner i en pasients tårer, kunne forskerne også skille mellom to undertyper av tørre øyesykdommer, som hver krever forskjellige behandlinger.
Videre fant forskerne at et overskudd av fire typer RNA-molekyler var en indikasjon på diabetisk retinopati, en komplikasjon av diabetes som skader netthinnen. Basert på denne tidlige suksessen håper de at iTEARS kan gi rask, nøyaktig og ikke-invasiv diagnose for et bredt spekter av øyerelaterte tilstander og andre sykdommer.
