Датчик для определения концентрации лекарства в организме

Источник: Nature

Мониторинг концентрации лекарственного средства в организме пациента имеет решающее значение для эффективного лечения. Особенно это касается онкологических заболеваний, болезней сердца, эпилепсии и употребления иммунодепрессантов  после трансплантации органов. Но существующие методы отслеживания уровня лекарств являются сложными, дорогостоящими, отнимают много времени и требуют высококвалифицированного персонала. Теперь ученые Федеральной политехнической школы Лозанны (Швейцария) представили изобретение, способное кардинально изменить ситуацию. С новой молекулой — сенсором следить за лекарственными средствами будет так же просто, как за уровнем глюкозы в крови у больных диабетом. Методика является легкой и доступной, и сами пациенты смогут осуществлять все необходимые действия.

Флуоресцентная молекула, разработанная командой исследователей под руководством г-на Кая Джонсона, может работать по целому ряду препаратов для лечения рака, эпилепсии и т. д. Биосенсор связывается с препаратом, циркулирующим в крови, и меняет цвет излучения. Молекула состоит из четырех компонентов. Первый — белковый рецептор, с которым могут связываться молекулы лекарства — мишени. Второй компонент представляет собой молекулу, похожую на лекарство и способную связываться с рецептором. Третий компонент — производящий свет энзим люцифераза. Наконец, четвертый компонент — молекула флуорофора, которая может модифицировать цвет излучения люциферазы, приближаясь или отдаляясь от фермента.

Рисунок: Nature

Когда препарат — мишень отсутствует возле датчика, два его первых компонента (белковый рецептор и аналог лекарства) связываются друг с другом. Из-за этого молекула флуорофора находится близко к люциферазе и система излучает красный свет. Но в присутствии лекарства в крови пациента оно более эффективно связывается с рецептором, молекула датчика разворачивается и флуорофор отдаляется от фермента. В итоге цвет излучения меняется от красного до синего, в зависимости от концентрации лекарства. Чтобы проанализировать сигнал датчика, достаточно поместить капельку крови пациента на листе бумаги в темный ящик и сфотографировать ее обычной камерой. Далее фотография может быть обработана с помощью специальной программы. Сопоставляя изменения цвета со стандартной кривой лекарственной концентрации, можно легко рассчитать уровень препарата в образце или кровотоке пациента.

Биосенсор легко модифицировать для любого препарата, для этого достаточно поменять рецепторный белок на одном конце и молекулу — аналог лекарства на другом конце структуры. Ученые протестировали свою разработку на шести имеющихся в продаже препаратах, (3 иммунодепрессанта, и по одному препарату для лечения эпилепсии, аритмии и рака). В качестве среды использовались образцы плазмы крови человека. Сигналы датчиков по всем лекарствам оказались очень точными и стабильными. Как отмечает один из авторов сенсора г-н Рудольф Грисс, система является дешевым и эффективным решением для настройки дозировки принимаемых лекарств у пациентов с самыми разными заболеваниями. Г-н Грисс и его соавтор г-н Альберт Шена уже организовали стартап-компанию для оптимизации и коммерциализации разработки.