Các nhà nghiên cứu ở Mỹ và Trung Quốc đã phát triển một kỹ thuật mới để chẩn đoán nhanh chóng và chính xác các bệnh liên quan đến mắt, bằng cách phát hiện các dấu hiệu phân tử sinh học trong nước mắt của bệnh nhân. Được phát triển bởi một nhóm do Luke Lee tại Trường Y Harvard và Phi Lưu tại Đại học Y Ôn Châu, hệ thống iTEARS sử dụng màng xốp nano dao động để cách ly các phân tử sinh học được bọc khỏi tạp chất, giúp nghiên cứu và phân loại chúng dễ dàng hơn nhiều.
Một thách thức lớn mà các nghiên cứu lâm sàng hiện nay phải đối mặt là nhu cầu chẩn đoán bệnh theo những cách không xâm lấn. Thông tin có giá trị về một loạt các quá trình sinh học có thể được tìm thấy trong exosome: các cấu trúc được giải phóng từ hầu hết các loại tế bào sống, trong đó các phân tử sinh học phức tạp, bao gồm protein, lipid và axit nucleic, được bọc trong vỏ màng tế bào. Bằng cách nghiên cứu các exosome này, các bác sĩ lâm sàng có thể xác định các quá trình sinh học liên quan đến các bệnh cụ thể mà không cần các phương pháp xâm lấn hơn.
Một nguồn exosome đặc biệt hữu ích là nước mắt của bệnh nhân – chúng có chung các thành phần phân tử sinh học quan trọng với máu của họ và cũng dễ tiếp cận hơn nhiều so với các chất lỏng khác trong mắt. Tuy nhiên, các kỹ thuật chẩn đoán bệnh nhân theo cách này hiện có cho đến nay vẫn còn hạn chế do thời gian xử lý dài, khối lượng mẫu nhỏ và tỷ lệ phục hồi exosome thấp.
Trong nghiên cứu của họ, báo cáo trong ACS Nano, các nhà nghiên cứu đã giới thiệu một phương pháp tiếp cận mới để phân tích giọt nước mắt, được đặt tên là “phân tích nước mắt-exosome kết hợp thông qua hệ thống cách ly nhanh” (iTEARS). Phương pháp đầu tiên của họ là thu thập nước mắt trên dải thử nghiệm không xâm lấn, được ngâm trong dung dịch muối. Chất lỏng sau đó đi qua giữa một cặp màng xốp nano có khoảng cách gần nhau, được làm từ oxit nhôm anốt.
Cả hai màng đều được điều khiển để dao động bởi sự chênh lệch áp suất khác nhau giữa chất lỏng bên trong chúng và không gian bên ngoài. Trong những dao động này, các mảnh phân tử sinh học nhỏ có thể xuyên qua các rào cản, đồng thời để lại các exosome bị mắc kẹt bên trong. Sau đó, nhóm nghiên cứu có thể lấy các chất của exosome ra khỏi vỏ màng tế bào để sẵn sàng phân tích.
Bằng cách sử dụng iTEARS, các nhà nghiên cứu đã phân tích nước mắt của những người tham gia - một số người khỏe mạnh và một số mắc một trong nhiều bệnh liên quan đến mắt. Đối với mỗi bệnh nhân, kỹ thuật này cho phép họ phân lập lượng exosome tinh khiết cao chỉ từ một vài giọt nước mắt (khoảng 10 µl) chỉ trong vòng 5 phút. Nhìn chung, họ đã xác định được hơn 900 loại protein trong các mẫu.
Kính áp tròng theo dõi glucose trong nước mắt
Trong số này, 426 được tìm thấy trong các exosome liên quan đến bệnh khô mắt: một tình trạng phổ biến khi nước mắt không cung cấp đủ chất bôi trơn cho mắt. Bằng cách xác định ba loại protein cụ thể trong nước mắt của bệnh nhân, các nhà nghiên cứu cũng có thể phân biệt giữa hai loại bệnh khô mắt, mỗi loại cần các phương pháp điều trị khác nhau.
Hơn nữa, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng việc vượt quá 4 loại phân tử RNA là dấu hiệu của bệnh võng mạc tiểu đường, một biến chứng của bệnh tiểu đường làm tổn thương võng mạc. Dựa trên thành công ban đầu này, họ hy vọng rằng iTEARS có thể cung cấp chẩn đoán nhanh chóng, chính xác và không xâm lấn cho nhiều tình trạng liên quan đến mắt và các bệnh khác.
