211service.com
Diagnostiek van de volgende generatie
Een van de verhevener dromen van gepersonaliseerde geneeskunde is het detecteren en elimineren van tumoren voordat ze levensbedreigend worden - voordat ze zelfs maar zichtbaar zijn op medische beelden. Nu een Cambridge, MA, startup genaamd Quanterix ontwikkelt een uiterst gevoelige eiwitdetectietechnologie die afzonderlijke moleculen kan tellen - en mogelijk de sporen van karakteristieke eiwitten kan detecteren die kleine tumoren in het bloed afgeven.
Lab op een tip: Met putjes die in de punt van een optische vezel zijn gesneden, kunnen onderzoekers afzonderlijke eiwitten in bloedmonsters detecteren. Elk putje in deze afbeelding heeft een diameter van ongeveer 2,5 micrometer en bevindt zich aan het uiteinde van een afzonderlijke draad van een optische vezel.
Het uitgangspunt is om diagnostiek op het meest gevoelige niveau mogelijk te krijgen, zegt David Walt , een chemicus en professor aan het Howard Hughes Medical Institute aan de Tufts University, die de Quanterix-technologie ontwikkelde. Sporen van eiwitten in het bloed kunnen ook vroege tekenen van hartaandoeningen, de ziekte van Alzheimer en andere aandoeningen aan het licht brengen en niet-invasieve foetale diagnostiek mogelijk maken.
Als we de basislijnniveaus van eiwitten in het serum zouden kunnen begrijpen, zou het kunnen worden gebruikt om de geïntegreerde gezondheid van een persoon in de loop van het leven te volgen, zegt Christopher Love , een professor scheikunde aan het MIT die niet betrokken is bij Quanterix.
Met de huidige klinische technologieën kunnen ziekenhuislaboratoria alleen de meest voorkomende eiwitten detecteren - slechts een kwart van al die waarvan bekend is dat ze in het bloed aanwezig zijn. Omdat eiwitten in het bloed aanwezig zijn in een reeks verschillende concentraties van ongeveer 16 ordes van grootte, maskeren overvloedige eiwitten de zeldzame. Het is alsof je probeert een iets ander stuk hooi in de hooiberg te zoeken, zegt bos wit , een biologisch ingenieur aan het MIT.
Multimedia
Kijk hoe eiwitten oplichten in een optische vezel.
De huidige detectielimiet is 10 picogram eiwit per milliliter bloed. Maar Walt heeft een detectietechniek ontwikkeld waarmee hij met speciaal behandelde optische vezels individuele eiwitmoleculen in het bloed kan tellen. Een enkele optische vezel is een bundel die bestaat uit duizenden afzonderlijke glasdraden, die elk een duidelijke lichtstroom dragen. Door optische vezels in zuur te dompelen, etst Walt ze met tienduizenden microwells, één aan het uiteinde van elke draad. Dat maakt elke vezel effectief tot een groot aantal reageerbuisjes op nanoschaal, die elk vervolgens worden gecoat met duizenden eiwit-vangende antilichamen.
De punt van de vezel wordt ondergedompeld in een druppel met een bloedmonster en een eiwit-targeting-enzym. Als het eiwit aanwezig is in het bloed dat opgesloten zit in een individuele put, wordt het gevangen tussen het antilichaam en het enzym zoals het vlees in een sandwich. Wanneer Walt licht door de optische vezel stuurt, ondergaan het ingeklemde antilichaam en enzym een reactie die rood of geel fluorescerend licht produceert. Het licht reist terug door de optische vezel.
Door te tellen hoeveel microwells er oplichten, kan Walt de concentratie van een eiwit in een bloedmonster bepalen. In een niet-gepubliceerd proof-of-principle-experiment zegt Walt dat zijn optische-vezelmethode in staat was om een menselijke kankerbiomarker in koeienbloed te detecteren in concentraties die 250 keer lager waren dan mogelijk was met behulp van klinische technieken.
Er is zo weinig bekend over de 800 of meer overgebleven bloedeiwitten die onder de huidige detectielimieten vallen dat wetenschappers alleen kunnen speculeren over hun klinische relevantie. We praten met clinici om erachter te komen wat zinvol is om op te testen, zegt Walt. Zodra het bedrijf doeleiwitten heeft gekozen, zullen ze bloedmonsters nemen die in ziekenhuizen zijn gearchiveerd en proberen de eiwitniveaus te correleren met klinische resultaten. Elke keer dat er een meer gevoelige technologie beschikbaar kwam, heeft het nieuwe diagnostiek geopend en geleid tot vooruitgang in de behandeling, zegt Walt.
Vroege detectie kan een keerzijde hebben. We willen mensen niet bang maken door ze te vertellen: 'Je hebt een vroege tumor', zegt Walt. Het kan zijn dat het immuunsysteem kleine tumoren opvangt. Dus eventuele potentiële biomarkers zullen zorgvuldig moeten worden gevalideerd. Maar zelfs als de nieuwe methode slechts leidt tot een test voor een enkele kankerbiomarker, hoopt Walt dat het de overlevingskansen voor een groot aantal mensen zal verbeteren.
We geloven dat dit de potentie heeft om diagnostiek te transformeren, zegt Walt.