Эффективное медикаментозное лечение зависит от баланса между эффективностью и токсичностью препарата, что лежит в основе персонализированной медицины. Но поскольку каждый пациент отличается от другого, это требует постоянного наблюдения, чтобы оптимизировать дозировку лекарств и предотвратить побочные эффекты или даже отравления. Современные методы контроля за наркотиками основаны на методах, требующих специализированного персонала и дорогостоящих устройств, и должны выполняться в диагностических лабораториях вдали от места оказания помощи пациенту.
Разработка быстрых и недорогих методов может улучшить лекарственную терапию у постели пациента или дома, особенно в районах с плохой медицинской инфраструктурой.Новая молекула для мониторинга концентрации лекарствКоманда Кая Джонссона из EPFL разработала новую молекулу биосенсора, которая может быстро и точно измерить концентрацию лекарства в системе пациента, не требуя ничего более сложного, чем обычная цифровая камера.
Молекула является результатом инновационной белковой инженерии и органической химии, и было показано, что она работает с рядом распространенных лекарств от рака, эпилепсии и иммуносупрессии.Молекула сенсора работает, связывая лекарство, циркулирующее в кровотоке пациента, и соответственно меняя цвет. Сама молекула состоит из четырех компонентов.
Одним из компонентов является рецепторный белок, который может связывать молекулы целевого лекарственного средства. Второй компонент представляет собой небольшую молекулу, похожую на целевое лекарство, которая может связывать рецептор лекарства.
Третий компонент — это производящий свет фермент под названием люцифераза, а четвертый — молекула флуорофора, которая может изменять цвет света люциферазы, когда он приближается к нему.Когда поблизости нет лекарства, рецептор и лекарственная молекула связываются вместе. Это приближает флуорофор к ферменту люциферазы, и система излучает красный свет. Но в присутствии лекарства, например В крови пациента молекулы лекарства связывают рецептор более эффективно и, следовательно, «отталкивают» от него молекулу, подобную лекарству.
Вся сенсорная молекулярная система открывается, отводя флуорофор от люциферазы. В результате излучаемый свет постепенно меняет цвет с красного на синий пропорционально концентрации лекарства.Врач или пациент могут очень легко записать сигнал, поместив каплю образца, например кровь на лист бумаги, поместив его в темную коробку и сфотографировав обычным фотоаппаратом. Затем фотография может быть проанализирована программным обеспечением для измерения цвета для получения среднего значения.
Сравнивая это измерение со стандартной кривой концентрации лекарства, легко вычислить концентрацию лекарства в образце или кровотоке пациента. Сенсорная молекула может использоваться практически с любым лекарством, поскольку для этого просто требуется изменить рецепторный белок на одном конце и молекулу, подобную лекарству, на другом.Успешно протестирован против рака и других лекарствУченые EPFL назвали свой новый класс биосенсоров «индикаторами лекарств на основе люциферазы» или LUCID.
Чтобы проверить их универсальность, они разработали LUCID против шести коммерчески доступных лекарств, в том числе трех иммунодепрессантов, одного противоэпилептического, одного антиаритмического и одного противоракового. Препараты были успешно протестированы in vitro, а противораковый препарат также был протестирован на реальных образцах плазмы крови человека.
Было показано, что сигнал от всех шести LUCID является точным и очень стабильным, длящимся более 10 минут.«Эта система представляет собой дешевое и эффективное решение для индивидуальной настройки дозировки лекарств для пациентов с целым рядом заболеваний», — говорит Рудольф Грисс, один из авторов.
Успешное достижение вдохновило его и соавтора Альберто Шена на создание новой компании с целью оптимизации и коммерциализации инноваций. «Мы представляем себе простой портативный детектор, в котором пациент может взять укол крови и сразу же определить концентрацию свободного лекарства в своей системе — так же, как диабетики делают сейчас для определения уровня глюкозы в крови».