Nowe urządzenie może zdiagnozować sepsę w mniej niż kropli krwi
Sepsa występuje, gdy organizm reaguje silnie na infekcję. Reakcja jest tak ciężka, że może spowodować niewydolność narządów i śmierć. Jednak nowe narzędzie diagnostyczne może być w stanie szybko zidentyfikować biomarkery posocznicy w niewielkiej ilości krwi.
Według Światowej Organizacji Zdrowia (WHO) sepsa dotyka każdego roku ponad 30 milionów ludzi na całym świecie.
Sepsa może również prowadzić do około 6 milionów zgonów każdego roku.
Aby zapobiec ewolucji sepsy we wstrząs septyczny - powikłanie, które zwiększa prawdopodobieństwo przedwczesnej śmierci - lekarze muszą ją wcześnie zdiagnozować i szybko zareagować.
Jednak obecne metody diagnostyczne są często objawowe, w połączeniu z testami sprawdzającymi ogólne markery zakażenia lub uszkodzenia narządów.
Ponadto, jak zauważają Centers for Disease Control and Prevention (CDC), „Wiele oznak i objawów posocznicy, takich jak gorączka i trudności w oddychaniu, jest takich samych jak w innych stanach, co utrudnia rozpoznanie sepsy na jej wczesnym etapie. ”
Naukowcy szukali szybszych i skuteczniejszych sposobów diagnozowania sepsy. Obejmowało to próbę opracowania urządzeń, które wychwytywałyby obecność biomarkerów posocznicy we krwi człowieka.
Najlepszym biomarkerem tego schorzenia jest interleukina-6 (IL-6), białko wytwarzane przez organizm, gdy pojawia się stan zapalny.
Naukowcy uważają, że wykrywanie IL-6 jest dobrym sposobem na zdiagnozowanie sepsy, ponieważ jej poziom we krwi ma tendencję do zwiększania się, zanim pojawią się inne objawy posocznicy. Jednak stężenie IL-6 we krwi pozostaje zbyt niskie, aby można było je wykryć w istniejących testach.
Niedawno naukowcy z Massachusetts Institute of Technology (MIT) w Cambridge opracowali urządzenie, które ich zdaniem jest wystarczająco czułe, aby wykryć obecność IL-6, nawet w niewielkiej ilości krwi.
Naukowcy zaprezentowali swoje innowacyjne narzędzie na tegorocznej konferencji Engineering in Medicine and Biology. W tym roku konferencja odbyła się w Berlinie w Niemczech.
Wykrywanie sepsy w mniej niż 30 minut
„W przypadku ostrej choroby, takiej jak posocznica, która postępuje bardzo szybko i może zagrażać życiu, pomocny jest system, który szybko mierzy te nieobecne biomarkery” - mówi pierwszy autor, Dan Wu, doktorant na MIT.
„Można również często monitorować postęp choroby” - wyjaśnia.
Narzędzie diagnostyczne Wu i współpracowników to urządzenie mikroprzepływowe, które jest w stanie wykryć kluczowe biomarkery w bardzo małych ilościach płynu ustrojowego. To szczególne urządzenie wykorzystuje mikrokulki „pokryte” przeciwciałami.
Kiedy naukowcy wprowadzają do urządzenia próbkę krwi za pomocą pipety, przeciwciała przyczepiają się do IL-6. Następnie inna część urządzenia wykorzystuje elektrodę i kulki, które wychwyciły IL-6, emitując sygnał elektryczny dla każdej przechodzącej kulki IL-6.
Pozwala to naukowcom zidentyfikować, w jakim stężeniu białko występuje w próbce krwi.
Cały proces trwa tylko około 25 minut, a urządzenie zużywa tylko około 5 mikrolitrów krwi - czyli około 25% całkowitej objętości kropli krwi pobranej przez nakłucie palca.
Nowe narzędzie jest również w stanie wykryć wyjątkowo niskie stężenia IL-6 - zaledwie 16 pikogramów na mililitr, czyli mniej niż stężenie biomarkera wskazujące na obecność sepsy.
Sugeruje to, że urządzenie jest bardzo wrażliwe na obecność kluczowych biomarkerów. Co ważniejsze, naukowcy argumentują, że to innowacyjne narzędzie jest wysoce adaptowalne i można je skonfigurować do wykrywania innych biomarkerów posocznicy, takich jak między innymi interleukina-8, białko C-reaktywne i prokalcytonina.
Naukowcy nie widzą powodu, dla którego w przyszłości inni nie mogliby dostosować tego narzędzia do badań przesiewowych również pod kątem biomarkerów innych chorób.
„To bardzo ogólna platforma. Jeśli chcesz zwiększyć fizyczny ślad urządzenia, możesz skalować i zaprojektować więcej kanałów, aby wykrywać dowolną liczbę biomarkerów ”.
Dan Wu
