นักวิจัยในสหรัฐอเมริกาและจีนได้พัฒนาเทคนิคใหม่ในการวินิจฉัยโรคที่เกี่ยวข้องกับดวงตาได้อย่างรวดเร็วและแม่นยำ โดยการตรวจจับลายเซ็นทางชีวโมเลกุลในน้ำตาของผู้ป่วย พัฒนาโดยทีมงานที่นำโดย ลุค ลี ที่โรงเรียนแพทย์ฮาร์วาร์ด และ เฟยหลิว ที่ Wenzhou Medical University ระบบ iTEARS ใช้เมมเบรนที่มีรูพรุนนาโนแบบสั่นเพื่อแยกชีวโมเลกุลที่ห่อหุ้มไว้ออกจากสิ่งเจือปน ทำให้ง่ายต่อการศึกษาและจำแนกประเภท
ความท้าทายสำคัญที่การศึกษาทางคลินิกในปัจจุบันต้องเผชิญคือความจำเป็นในการวินิจฉัยโรคด้วยวิธีที่ไม่รุกราน ข้อมูลอันมีค่าเกี่ยวกับกระบวนการทางชีววิทยาที่หลากหลายสามารถพบได้ในเอ็กโซโซม ซึ่งเป็นโครงสร้างที่ปล่อยออกมาจากเซลล์ที่มีชีวิตเกือบทุกประเภท ซึ่งชีวโมเลกุลที่ซับซ้อน รวมถึงโปรตีน ลิพิด และกรดนิวคลีอิก ถูกห่อหุ้มไว้ในเปลือกเยื่อหุ้มเซลล์ ด้วยการศึกษาเอ็กโซโซมเหล่านี้ แพทย์สามารถระบุกระบวนการทางชีววิทยาที่เกี่ยวข้องกับโรคเฉพาะได้ โดยไม่จำเป็นต้องใช้วิธีการที่ก้าวก่ายมากขึ้น
แหล่งที่มาของ exosome ที่เป็นประโยชน์อย่างยิ่งคือน้ำตาของผู้ป่วย ซึ่งมีส่วนประกอบทางชีวโมเลกุลที่สำคัญร่วมกับเลือดของพวกเขา และยังสามารถเข้าถึงได้ง่ายกว่าของเหลวอื่นๆ ในดวงตาอีกด้วย อย่างไรก็ตาม เทคนิคที่มีอยู่สำหรับการวินิจฉัยผู้ป่วยในลักษณะนี้จนถึงขณะนี้ยังถูกจำกัดด้วยเวลาการประมวลผลที่ยาวนาน ปริมาณตัวอย่างที่น้อย และอัตราการฟื้นตัวของ exosome ที่ต่ำ
ในการศึกษาของพวกเขารายงานใน ACS Nanoนักวิจัยได้แนะนำแนวทางใหม่ในการวิเคราะห์หยดน้ำตา โดยมีชื่อว่า “การวิเคราะห์น้ำตาภายนอกแบบรวมผ่านระบบแยกอย่างรวดเร็ว” (iTEARS) วิธีการของพวกเขาขั้นแรกคือการเก็บน้ำตาบนแถบทดสอบแบบไม่รุกราน ซึ่งแช่อยู่ในสารละลายเกลือ จากนั้นของเหลวจะไหลผ่านระหว่างแผ่นเมมเบรนที่มีรูพรุนขนาดนาโนคู่ซึ่งมีระยะห่างกันอย่างใกล้ชิด ซึ่งทำจากอะลูมิเนียมออกไซด์ขั้วบวก
เมมเบรนทั้งสองถูกขับเคลื่อนให้สั่นโดยความแตกต่างของความดันที่แตกต่างกันระหว่างของเหลวที่อยู่ภายในกับช่องว่างภายนอก ในระหว่างการแกว่งเหล่านี้ ชิ้นส่วนชีวโมเลกุลขนาดเล็กสามารถทะลุผ่านสิ่งกีดขวางได้ โดยปล่อยให้เอ็กโซโซมติดอยู่ข้างใน ต่อจากนั้น ทีมงานสามารถนำสินค้าของเอ็กโซโซมออกจากเปลือกเยื่อหุ้มเซลล์ เพื่อพร้อมสำหรับการวิเคราะห์
นักวิจัยใช้ iTEARS ในการวิเคราะห์น้ำตาของผู้เข้าร่วมที่เป็นมนุษย์ ซึ่งบางส่วนมีสุขภาพดี และบางส่วนเป็นโรคที่เกี่ยวข้องกับดวงตา สำหรับผู้ป่วยแต่ละราย เทคนิคดังกล่าวทำให้พวกเขาสามารถแยกเอ็กโซโซมบริสุทธิ์ที่ให้ผลตอบแทนสูงจากหยดน้ำตาเพียงไม่กี่หยด (ประมาณ 10 ไมโครลิตร) ภายในเวลาเพียง 5 นาที โดยรวมแล้ว พวกเขาระบุโปรตีนมากกว่า 900 ชนิดในตัวอย่าง
คอนแทคเลนส์จะตรวจสอบกลูโคสในน้ำตา
ในจำนวนนี้ พบ 426 รายใน exosome ที่เกี่ยวข้องกับโรคตาแห้ง ซึ่งเป็นภาวะทั่วไปที่น้ำตาให้การหล่อลื่นไม่เพียงพอสำหรับดวงตา ด้วยการระบุโปรตีน XNUMX ชนิดในน้ำตาของผู้ป่วย นักวิจัยยังสามารถแยกความแตกต่างระหว่างโรคตาแห้ง XNUMX ชนิด ซึ่งแต่ละชนิดต้องการการรักษาที่แตกต่างกัน
นอกจากนี้ นักวิจัยยังพบว่าโมเลกุล RNA ที่เกินสี่ประเภทบ่งชี้ถึงภาวะเบาหวานขึ้นจอประสาทตา ซึ่งเป็นภาวะแทรกซ้อนของโรคเบาหวานที่ทำลายจอประสาทตา จากความสำเร็จในช่วงแรกนี้ พวกเขาหวังว่า iTEARS จะสามารถวินิจฉัยโรคตาและโรคอื่นๆ ได้อย่างรวดเร็ว แม่นยำ และไม่รุกราน
