Geresnis narkotikų toksiškumo testas

Naujas nežymių kepenų ląstelių struktūros pokyčių jutimo metodas, pagrįstas šviesos išsklaidymo būdu, galėtų būti greitesnis ir efektyvesnis būdas ištirti vaistų toksiškumą ir žalingą aplinkos teršalų poveikį.

Žiurkių kepenų ląstelės, uždėtos ant akytos silicio lusto, užsidega (b), kai miršta nuo toksiškos acetaminofeno (tylenolio) dozės. (Sara Alvarez, Austin Derfus ir Michael Schwartz, UCSD sutikimu.)

Kepenų toksiškumas yra dažniausia priežastis, dėl kurios gamintojai atsisako vaistų, o Maisto ir vaistų administracija atsisako patvirtinti naujus vaistus. Iš tiesų, trečdalis visų vaistų dėl tokio toksiškumo nepatenka į klinikinius tyrimus. Be to, dabartiniai in vitro toksiškumo testai yra varginantys ir sudėtingi, nes mokslininkai turi periodiškai apžiūrėti ląsteles po mikroskopu arba genetiškai į ląsteles įterpti fluorescencinių dažų. Be to, esamuose bandymuose dažnai naudojamos cheminės medžiagos, kurios naikina ląsteles, todėl tyrėjai tyrimo metu turi naudoti daugybę skirtingų ląstelių kultūrų, o tai turi įtakos rezultatui.

Naująjį įrenginį sukūrė Michaelas Sailoras , Kalifornijos universiteto San Diego chemijos ir biochemijos katedros profesorė ir Sangeeta Bhatia, MIT Sveikatos mokslų ir technologijų katedros bei Elektros inžinerijos ir informatikos katedros docentė. Jį sudaro a akytasis silicis lustas, kuriame ląstelės gali gyventi kelias dienas, ir nebrangus įkrauto prijungto įrenginio detektorius, kaip antai skaitmeniniuose fotoaparatuose. Jis gali nuolat stebėti gyvas ląsteles ir anksčiau nei dabartiniai bandymai nurodyti, ar junginys kenkia ląstelėms, atsižvelgiant į tai, kiek šviesos jos atspindi ( popierinė abstrakcija ).

Tyrėjai sukuria porėtą substratą įdėdami silicio drožles į vandenilio fluorido rūgštį ir per tirpalą leisdami elektros srovę. Taip paviršiuje susidaro kelių šimtų nanometrų skersmens cilindriniai šuliniai. Dėl mažyčių šulinių akytasis silicis ryškiu dažniu atspindi šviesą – tai gerai žinoma savybė, kurios įprastame silicyje nėra. Tyrėjai gali sukurti poras, kad kontroliuotų dažnį.

Tada mokslininkai lustą padengia polistirenu, kad paviršius būtų panašus į Petri lėkštelę. Kai ląstelės dedamos ant paviršiaus, jos išsklaido atsispindėjusią šviesą, sumažindamos ant detektorių krentančios šviesos intensyvumą. Ląstelėms nykstant arba mirštant, keičiasi jų struktūra, o tai padidina šviesos intensyvumą detektoriuje. Ląstelės užsidega kaip maži švyturiai, kai miršta, sako Sailor.

Laboratorijoje mokslininkai į lustą įdėjo žiurkių kepenų ląsteles ir gydė jas toksiškomis kadmio ir skausmą malšinančio acetaminofeno dozėmis. Jie nustatė, kad jutiklis aptiko pokyčius ląstelėse likus mažiausiai dviem valandoms iki įprastinių bandymų. Jie planuoja netrukus išbandyti prietaisą su žmogaus kepenų ląstelėmis.

Kitiems daro įspūdį, kaip anksti prietaisas nustato toksiškumą ląstelėse. Kai kai kurie tradiciniai metodai dar neduoda rezultatų, šis metodas jau rodo toksinį poveikį, sako Erkki Ruoslahti, tyrinėjantis ląstelių biologiją ir vėžį Burnhamo medicinos tyrimų institute La Jolla, Kalifornijoje. Tai gali duoti greitą, didelio našumo atsakymą per trumpesnį laiką ir daug mažiau pastangų.

Sailor teigia, kad taikant paprastą techniką būtų galima sutaupyti farmacijos kompanijų laiko ir pinigų, nes jos galėtų pašalinti toksiškus junginius vaistų bandymo proceso pradžioje. Tai priemonė pagreitinti vaistų atradimo procesą, sako jis ir priduria, kad tai padidins dabartinius ląstelių testus.

Šiuo metu mokslininkai tikrina naujus vaistus prieš bandymus su žmonėmis, atlikdami in vitro testus su žiurkių kepenų ląstelėmis. Šiuose tyrimuose jie įveda vaistą į kepenų ląsteles, išaugintas Petri lėkštelėse, dedamos į inkubatorius. Reguliariais laiko intervalais jie turi analizuoti ląsteles po mikroskopais, kad sužinotų, kiek ląstelių yra mirusių. Norėdami tai padaryti, jie turi pridėti cheminių medžiagų, kurios modifikuoja arba naikina likusias ląsteles. Be to, kiekvienam eksperimentui reikia šimtų Petri lėkštelių ir ląstelių kultūrų, o tai padidina išlaidas. Verčiau atlikite matavimus realiu laiku ir užuot kas pusvalandį traukę indą, inkubatoriuje turėkite ką nors stebėti ląsteles, sako Sailor.

Jonathanas Dordickas, Rennselaer politechnikos instituto Chemijos ir biologijos inžinerijos katedros profesorius, sako, kad didelis šios technikos pranašumas yra tai, kad galima stebėti laipsnišką toksino poveikį ląstelėms. Tai naudinga, nes daugelis junginių nėra iš karto toksiški, sako jis. Jis siūlo paprastą būdą stebėti tos pačios ląstelių grupės būklę laikui bėgant jų nekeičiant ir nežudant.

Be to, Sailor teigia, kad naujasis įrenginys gali leisti atlikti kelis eksperimentus vienu metu. Ketvirčio dydžio akytoje silicio lustoje gali būti iki 10 000 skirtingų bandymo vietų, kurių kiekviena sukurta taip, kad atspindėtų šviesą tam tikru dažniu. Tada į vietas būtų galima įdėti mažas ląstelių grupes ir išbandyti įvairių toksinų koncentracijų ar vaistų derinių toksinį poveikį.

Komanda turi mokslinių tyrimų sutartį su Hitachi cheminių tyrimų centru Irvine, Kalifornijoje, kuris bandys komercializuoti technologiją.

paslėpti