Синтетические биологи из Университета Райса нашли способ использовать технологию мониторинга уровня глюкозы, используемую в автоматизированных системах дозирования инсулина, и сделать ее универсально применимой для мониторинга и дозирования практически любого лекарства.
В исследовании Nature Communications исследователи из лаборатории Кэролайн Айо-Франклин продемонстрировали эту технику, модифицировав датчик уровня глюкозы в крови для обнаружения противоракового препарата афимоксифена, ингибитора эстрогена, который также вырабатывается в организме пациента после химиотерапии тамоксифеном.
Основываясь на зрелой биосенсорной технологии , которая коммерчески доступна в большинстве аптек по цене менее 20 долларов, команда Аджо-Франклина надеется ускорить разработку автоматизированных систем дозирования химиотерапевтических и других лекарств, а также других технологий для мониторинга биомаркеров в крови в режиме реального времени.
«Мечта состоит в том, чтобы иметь технологию, подобную той, которая доступна сегодня, для мониторинга и лечения изменений уровня глюкозы в крови, и чтобы она была верна практически для любого лекарства», — сказал Аджо-Франклин, биоученый, исследователь рака и директор Института синтетической биологии риса. . «Миллионы людей используют мониторы уровня глюкозы в крови каждый день. Если мы сможем использовать ту же самую базовую технологию для мониторинга других лекарств и биомаркеров, мы сможем отойти от универсальных режимов дозирования, с которыми мы застряли сегодня. »
В основе технологии мониторинга уровня глюкозы в крови лежит биохимическая реакция, в которой определенные белки связываются с молекулами глюкозы и высвобождают электроны. Миллионы этих реакций происходят в течение нескольких секунд, создавая небольшой электрический ток, пропорциональный количеству глюкозы в образце крови.
Ронг Цай, научный сотрудник и ведущий автор исследования, протестировал более 400 слегка модифицированных версий белка, высвобождающего электроны, и нашел версию, которая вступала в реакцию с афимоксифеном, снижая выходной ток реакции глюкозы в крови. Это позволило команде обнаружить присутствие афимоксифена, сравнив ток, создаваемый обычным тестом на глюкозу, с уменьшенным током, полученным в модифицированном тесте.
Чтобы продемонстрировать технологию в электронном устройстве, команда Аджо-Франклина работала с исследовательской группой инженера Райса и ученого-материаловеда Рафаэля Вердуско над созданием датчика афимоксифена, который излучал ток при обнаружении препарата.
Аджо-Франклин сказала, что ее лаборатория уже работает как над способами повышения чувствительности тестов на наркотики на основе глюкозы , так и над методами быстрой идентификации белков, окисляющих глюкозу, которые могут обнаруживать лекарства, отличные от афимоксифена.
«Глюкометр — это та часть, которая так хорошо развита», — сказал Цай. «Хотя наша цель другая, это всего лишь вопрос инженерии и изменения белка внутри. Снаружи все останется прежним. Вы по-прежнему можете проводить тест с помощью полоски или на руке».
По ее словам, еще одной ключевой особенностью этой технологии является то, что она производит электрическую мощность .
«Если ваш сигнал электрический, вы можете прочитать его на своем телефоне, сохранить его данные на своем телефоне, отправить в облако и т. д.», — сказал Цай. «Вот эта часть, этот союз электричества и биологии, очень привлекателен».
Теги: киборг
