Jednoukładowy pomiar białek

Badanie protein w próbce krwi to jedna z metod, które pozwalają określić ryzyko zachorowania na nowotwory oraz monitorować stan zdrowia osób cierpiących na chroniczne choroby. Obecnie stosowane metody takich badań są drogie, długotrwałe i wymagają sporej ilości krwi. Proteiny osocza dają nam możliwość przyjrzenia się biologii choroby - mówi profesor Paul Mischel, patolog na Uniwersytecie Kalifornijskim w Los Angeles. Problem w tym, że zbadanie jednej tylko proteiny kosztuje około 500 dolarów, wymaga pobrania 10-15 mililitrów krwi i licznych wizyt u lekarza.

Stąd też olbrzymia nadzieja pokładana w nowym układzie scalonym, który w ciągu 10 minut z jednej tylko kropli krwi pozwala uzyskać informacje, do otrzymania których potrzebna jest obecnie wielogodzinna praca przeszkolonego technika. Nowy chip został opracowany przez profesora chemii Jamesa Heatha z Caltechu oraz Leroya Hooda, prezesa i założyciela Instytutu Biologii Systemów. Obaj panowie powołali firmę Integrated Diagnostics, która ma zająć się komercjalizacją wspomnianego układu scalonego.

Kość działa dzięki umieszczeniu na niej kropli krwi, która, po przyłożeniu zewnętrznego źródła ciśnienia, jest tłoczona do miniaturowego kanału. Ten z kolei rozgałęzia się na jeszcze węższe kanaliki, które nie przepuszczają czerwonych ciałek krwi i oddzielają od nich bogate w białka osocze.

Te węższe kanaliki wyłożone są "kodem kreskowym" stworzonym z DNA przyczepionego do przeciwciał. Każda z części "kodu kreskowego" odpowiada za przechwycenie konkretnych protein. Gdy już cała krew zostanie przeciśnięta przez kanaliki, wystarczy odczytać "kod kreskowy" za pomocą mikroskopu fluorescencyjnego lub skanera pozwalającego na analizę sekwencji DNA. Identyfikacja protein jest możliwa dzięki badaniu położenia czerwonych linii "kodu kreskowego" względem zielonych linii referencyjnych. Z kolei zmierzenie światła emitowanego przez poszczególne białka pozwala na określenie ich koncentracji we krwi.

Heath i Hood zapewniają, że ich układ jest tak dokładny jak standardowe testy i pozwala na badania koncentracji dowolnych białek. Wystarczy po prostu wyposażyć go w odpowiednie przeciwciała. Co więcej, twórcy chipa skupili się na tym, by był on w stanie identyfikować białka specyficzne dla poszczególnych organów. Obecnie przy użyciu spektrometrii masowej identyfikują białka z wątroby i mózgu.

Ponadto prowadzone testy kliniczne wykazały, że nowa technologia umożliwia badanie krwi nawet kilkunastokrotnie w ciągu dnia. Dzięki temu naukowcy dowiadują się, w jaki sposób dieta i różne rodzaje aktywności fizycznej wpływają na koncentrację białek we krwi.

Emil Kartalov, patolog z Kack School of Medicine na University of Southern California, uważa, że prace Hooda i Heatha przyniosą olbrzymie korzyści dla pacjentów. Zauważa przy tym, że podobne technologie dopiero wówczas zrewolucjonizują diagnostykę, gdy uda się zrezygnować w badaniach z mikroskopów fluorescencyjnych. To duże i drogi urządzenia, więc nie można ich wykorzystywać w dowolnym miejscu. Zdaniem Kartalova, w przyszłości podobne techniki będą mierzyły nie światło, ale napięcie elektryczne w białkach. Taki pomiar jest bowiem znacznie bardziej prosty.

proteina białko krew diagnostyka układ scalony