211service.com
Lepší test toxicity na drogy
Nová metoda snímání nepatrných změn ve struktuře jaterních buněk na základě způsobu, jakým rozptylují světlo, by mohla poskytnout rychlejší a efektivnější způsob testování toxicity léků a škodlivých účinků látek znečišťujících životní prostředí.
Potkaní jaterní buňky umístěné na porézním silikonovém čipu se rozsvítí (b), když umírají na toxickou dávku acetaminofenu (Tylenol). (S laskavým svolením Sara Alvarez, Austin Derfus a Michael Schwartz, UCSD.)
Jaterní toxicita je nejčastějším důvodem, proč výrobci stahují léky a Úřad pro potraviny a léčiva odmítá schválení nových léků. Ve skutečnosti jedna třetina všech léků kvůli takové toxicitě selže v klinických studiích. Současné testy toxicity in vitro jsou navíc zdlouhavé a komplikované, protože výzkumníci se musí pravidelně dívat na buňky pod mikroskopem nebo geneticky vkládat do buněk fluorescenční barvivo. Kromě toho existující testy často používají chemikálie, které zabíjejí buňky, takže výzkumníci musí během studie použít řadu různých buněčných kultur, což ovlivňuje výsledek.
Nové zařízení bylo vyvinuto společností Michael Sailor , profesor na katedře chemie a biochemie na Kalifornské univerzitě v San Diegu, a Sangeeta Bhatia, docentka na katedře zdravotnických věd a technologie a na katedře elektrotechniky a informatiky na MIT. Skládá se z a porézní křemík čip, na kterém mohou buňky žít několik dní, a levný detektor nabitých zařízení, jako jsou ty, které se nacházejí v digitálních fotoaparátech. Může nepřetržitě monitorovat živé buňky a dříve než současné testy indikovat, zda sloučenina poškozuje buňky, na základě toho, kolik světla odrážejí ( abstrakt papíru ).
Vědci vytvořili porézní substrát umístěním křemíkových čipů do kyseliny fluorovodíkové a průchodem elektrického proudu roztokem. Tím se na povrchu vytvoří válcovité jamky o průměru několika stovek nanometrů. Drobné jamky způsobují, že porézní křemík odráží světlo s ostrou frekvencí, což je dobře známá vlastnost, která se u běžného křemíku nevidí. Výzkumníci mohou vytvořit póry pro kontrolu frekvence.
Poté vědci čip zakryjí polystyrenem, aby vytvořili povrch podobný Petriho misce. Když jsou buňky umístěny na povrchu, rozptylují odražené světlo a snižují intenzitu světla dopadajícího na detektor. Jak buňky chřadnou nebo odumírají, mění se jejich struktura, což zvyšuje intenzitu světla na detektoru. Buňky se rozsvítí jako malé majáky, když zemřou, říká Sailor.
V laboratoři vědci umístili na čip krysí jaterní buňky a ošetřili je toxickými dávkami kadmia a paracetamolem proti bolesti. Zjistili, že senzor detekoval změny v buňkách nejméně dvě hodiny před konvenčními testy. Brzy plánují otestovat zařízení s lidskými jaterními buňkami.
Ostatní jsou ohromeni tím, jak brzy se zdá, že zařízení detekuje toxicitu v buňkách. Když některé tradiční způsoby ještě neumožňují čtení, tato metoda již vykazuje toxický účinek, říká Erkki Ruoslahti, který studuje buněčnou biologii a rakovinu na Burnhamském institutu pro lékařský výzkum v La Jolla, CA. To může poskytnout rychlou a vysoce výkonnou odpověď v kratším čase as mnohem menším úsilím.
Sailor říká, že jednoduchá technika by mohla farmaceutickým společnostem ušetřit čas a peníze, protože by mohly eliminovat toxické sloučeniny v raných fázích procesu testování léků. Je to nástroj, jak urychlit proces objevování léků, říká a dodává, že by to rozšířilo současné buněčné testy.
Právě teď vědci prověřují nové léky před lidskými testy pomocí in-vitro testů na jaterních buňkách potkanů. Při těchto testech zavádějí lék do jaterních buněk pěstovaných v Petriho miskách umístěných v inkubátorech. V pravidelných časových intervalech musí analyzovat buňky pod mikroskopem, aby zjistili, kolik buněk je mrtvých. K tomu musí přidat chemikálie, které buď upraví, nebo zabijí zbývající buňky. Navíc každý experiment potřebuje stovky Petriho misek a buněčných kultur, což zvyšuje náklady. Raději byste prováděli měření v reálném čase a místo abyste každou půlhodinu vytahovali misku, měli byste v inkubátoru něco monitorovat buňky, říká Sailor.
Jonathan Dordick, profesor na katedře chemického a biologického inženýrství na Rennselaer Polytechnic Institute, říká, že velkou výhodou této techniky je, že může monitorovat postupný účinek toxinu na buňky. To je užitečné, protože mnoho sloučenin není okamžitě toxické, říká. Umožňuje, jak navrhuje, jednoduchý způsob, jak sledovat zdraví stejné skupiny buněk v průběhu času, aniž by došlo k jejich změně nebo zabití.
Kromě toho Sailor říká, že nové zařízení by mohlo umožnit více experimentů současně. Čtvrtinový porézní křemíkový čip by mohl obsahovat až 10 000 různých testovacích míst, z nichž každé odráželo světlo na určité frekvenci. Potom bylo možné umístit malé shluky buněk na místa a testovat toxický účinek různých koncentrací toxinů nebo kombinací léků.
Tým má dohodu o výzkumu s Hitachi Chemical Research Center v Irvine, CA, které se pokusí tuto technologii komercializovat.